Sel Suria atau Sel Solar
Definisi
Sel fotovoltaik (PV) adalah peranti semikonduktor yang menukar cahaya kepada tenaga elektrik. Voltan yang diinduksi oleh sel PV bergantung pada intensiti cahaya insiden. Istilah "fotovoltaik" berasal dari keupayaannya untuk menghasilkan voltan ("voltaic") melalui cahaya ("photo").
Dalam bahan semikonduktor, elektron diikat oleh ikatan kovalen. Radiasi elektromagnetik terdiri daripada zarah-zarah tenaga kecil yang dipanggil foton. Apabila foton menyerang bahan semikonduktor, elektron menjadi berenergi dan mula memancar.
Elektron-berenergi ini dikenali sebagai fotoelektron, dan fenomena pemancaran elektron dipanggil kesan fotoelektrik. Operasi sel fotovoltaik bergantung pada kesan fotoelektrik.
Pembinaan Sel Fotovoltaik
Bahan semikonduktor seperti arsenida, indium, kadmium, silikon, selenium, dan galium digunakan untuk membuat sel PV. Silikon dan selenium paling sering digunakan untuk membina sel-sel tersebut.
Ambil contoh struktur sel fotovoltaik silikon yang ditunjukkan di bawah:
Sel PV tunggal dibuat daripada bahan semikonduktor monokristal atau polikristal.
Sel monokristal dipotong dari ingot kristal tunggal, manakala sel polikristal dihasilkan daripada bahan dengan pelbagai struktur kristal.
Voltan dan arus keluaran sel tunggal sangat rendah, biasanya sekitar 0.6V dan 0.8A masing-masing. Untuk meningkatkan kecekapan, sel-sel dikombinasikan dalam pelbagai konfigurasi. Terdapat tiga kaedah utama untuk menghubungkan sel-sel PV:
Kombinasi Sel PV Paralel
Dalam konfigurasi paralel, voltan merentasi sel-sel tetap tidak berubah, sementara arus total berkembar (atau meningkat secara proporsional dengan bilangan sel). Graf ciri sel-sel PV yang dihubungkan secara paralel ditunjukkan di bawah.
Kombinasi Sel PV Siri-Paralel
Dalam konfigurasi siri-paralel, kedua-dua voltan dan arus meningkat secara proporsional. Panel suria biasanya dibina menggunakan kombinasi sel ini untuk mencapai keluaran kuasa yang lebih tinggi.
Modul suria dicipta dengan menghubungkan sel-sel suria individu. Perakaman beberapa modul suria dirujuk sebagai panel suria.
Operasi Sel PV
Apabila cahaya jatuh pada bahan semikonduktor, ia boleh melepasi atau dipantulkan. Sel-sel PV dibuat daripada semikonduktor—bahan yang bukan konduktor sempurna mahupun pengasing. Sifat ini menjadikannya sangat efisien dalam menukar tenaga cahaya kepada tenaga elektrik.
Apabila semikonduktor menyerap cahaya, elektronnya mula memancar. Ini berlaku kerana cahaya terdiri daripada paket-paket tenaga kecil yang dipanggil foton. Apabila elektron menyerap foton, mereka menjadi berenergi dan mula bergerak dalam bahan. Medan elektrik dalaman memaksa zarah-zarah ini bergerak ke satu arah, menghasilkan arus. Elektrod logam pada semikonduktor membolehkan arus mengalir keluar.
Gambar di bawah menunjukkan sel PV silikon yang dihubungkan kepada beban reaktif. Sel ini terdiri daripada lapisan semikonduktor jenis P dan N yang disambungkan untuk membentuk sambungan PN.
Sambungan adalah antara muka antara bahan jenis p dan n. Apabila cahaya jatuh pada sambungan, elektron mula bergerak dari satu kawasan ke kawasan lain.
Bagaimana Sel Suria Dipasang dalam Pembangkit Tenaga Suria?
Peranti seperti penjejak titik kuasa maksimum (MPPT), inverter, pengawal cas, dan bateri digunakan untuk menukar radiasi suria kepada voltan elektrik.
Penjejak Titik Kuasa Maksimum (MPPT)
MPPT adalah pengawal digital khusus yang melacak kedudukan matahari. Oleh kerana kecekapan sel PV bergantung pada intensiti cahaya matahari, yang berubah-ubah sepanjang hari disebabkan putaran Bumi, MPPT menyesuaikan orientasi panel untuk memaksimumkan penyerapan cahaya dan keluaran kuasa.
Pengawal Cas
Pengawal cas mengatur voltan dari panel suria dan mencegah overcharging atau overvoltage bateri, memastikan penyimpanan tenaga yang selamat dan cekap.
Inverter
Inverter menukar arus terus (DC) dari panel kepada arus ulang-alik (AC) untuk digunakan dengan alat rumah tangga standard, yang biasanya memerlukan tenaga AC.
