Sel Sel Surya atau Sel Photovoltaik
Definisi
Sel fotovoltaik (PV) adalah perangkat semikonduktor yang mengubah cahaya menjadi energi listrik. Tegangan yang diinduksi oleh sel PV tergantung pada intensitas cahaya yang datang. Istilah "fotovoltaik" berasal dari kemampuannya untuk menghasilkan tegangan ("voltaic") melalui cahaya ("photo").
Dalam material semikonduktor, elektron terikat oleh ikatan kovalen. Radiasi elektromagnetik terdiri dari partikel energi kecil yang disebut foton. Ketika foton menyerang material semikonduktor, elektron menjadi berenergi dan mulai memancar.
Elektron-berenergi ini dikenal sebagai fotoelektron, dan fenomena pemancaran elektron disebut efek fotoelektrik. Operasi sel fotovoltaik bergantung pada efek fotoelektrik.
Konstruksi Sel Fotovoltaik
Material semikonduktor seperti arsenida, indium, kadmium, silikon, selenium, dan galium digunakan untuk membuat sel PV. Silikon dan selenium paling sering digunakan untuk membangun sel-sel tersebut.
Ambil struktur sel fotovoltaik silikon yang ditunjukkan di bawah ini sebagai contoh:
Sel PV tunggal dibuat dari material semikonduktor monokristalin atau polikristalin.
Sel monokristalin dipotong dari ingot kristal tunggal, sementara sel polikristalin diproduksi dari material dengan struktur kristal ganda.
Tegangan keluaran dan arus dari sel tunggal sangat rendah, biasanya sekitar 0,6V dan 0,8A masing-masing. Untuk meningkatkan efisiensi, sel-sel dikombinasikan dalam berbagai konfigurasi. Ada tiga metode utama untuk menghubungkan sel-sel PV:
Kombinasi Paralel Sel PV
Dalam konfigurasi paralel, tegangan di sel-sel tetap tidak berubah, sementara arus total berlipat ganda (atau meningkat proporsional dengan jumlah sel). Kurva karakteristik sel-sel PV yang terhubung paralel ditunjukkan di bawah ini.
Kombinasi Seri-Paralel Sel PV
Dalam konfigurasi seri-paralel, baik tegangan maupun arus meningkat secara proporsional. Panel surya biasanya dibangun menggunakan kombinasi sel ini untuk mencapai output daya yang lebih tinggi.
Modul surya dibuat dengan menghubungkan sel-sel surya individu. Penggabungan beberapa modul surya disebut panel surya.
Kerja Sel PV
Ketika cahaya menyerang material semikonduktor, cahaya tersebut bisa melewati atau dipantulkan. Sel-sel PV terbuat dari semikonduktor—material yang bukan merupakan konduktor sempurna maupun isolator. Sifat ini membuatnya sangat efisien dalam mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.
Ketika semikonduktor menyerap cahaya, elektronnya mulai memancar. Hal ini terjadi karena cahaya terdiri dari paket energi kecil yang disebut foton. Ketika elektron menyerap foton, mereka menjadi berenergi dan mulai bergerak dalam material. Medan listrik internal memaksa partikel-partikel ini bergerak ke satu arah, menghasilkan arus. Elektroda logam pada semikonduktor memungkinkan arus mengalir keluar.
Gambar di bawah ini menunjukkan sel PV silikon yang terhubung ke beban resistif. Sel tersebut terdiri dari lapisan semikonduktor tipe-P dan tipe-N yang digabungkan untuk membentuk junsi PN.
Junsi adalah antarmuka antara material tipe-p dan tipe-n. Ketika cahaya jatuh pada junsi, elektron mulai bergerak dari satu wilayah ke wilayah lainnya.
Bagaimana Cara Pemasangan Sel Surya di Pembangkit Listrik Tenaga Surya?
Perangkat seperti pelacak titik daya maksimum (MPPT), inverter, pengontrol muatan, dan baterai digunakan untuk mengubah radiasi surya menjadi tegangan listrik.
Pelacak Titik Daya Maksimum (MPPT)
MPPT adalah kontroler digital khusus yang melacak posisi matahari. Karena efisiensi sel PV bergantung pada intensitas cahaya matahari, yang bervariasi sepanjang hari karena rotasi Bumi, MPPT menyesuaikan orientasi panel untuk memaksimalkan penyerapan cahaya dan output daya.
Pengontrol Muatan
Pengontrol muatan mengatur tegangan dari panel surya dan mencegah overcharging atau overvoltage pada baterai, memastikan penyimpanan energi yang aman dan efisien.
Inverter
Inverter mengonversi arus searah (DC) dari panel menjadi arus bolak-balik (AC) untuk digunakan dengan peralatan standar, yang biasanya membutuhkan daya AC.
