Electric Power

Sel Fotovoltaik Mengkonversi Sinar Matahari Menjadi Listrik

Sel fotovoltaik, yang biasa disebut sel surya atau PV, adalah teknologi yang digunakan untuk mengubah energi matahari langsung menjadi tenaga listrik. Sel fotovoltaik adalah perangkat nonmekanis yang biasanya terbuat dari silikon alloy.

Foton Membawa Energi Matahari

Sinar matahari terdiri dari foton, atau partikel energi surya. Foton ini mengandung sejumlah energi yang bervariasi sesuai dengan panjang gelombang dari spektrum matahari.

Ketika foton menerpa sel fotovoltaik, mereka dapat terpantul, menembus, atau diserap. Hanya foton yang diserap yang memberikan energi untuk menghasilkan listrik. Ketika sinar matahari yang cukup (energi) diserap oleh bahan (semikonduktor), elektron lepas dari atom material. Perlakuan khusus di permukaan bahan selama manufaktur membuat permukaan depan sel lebih mudah menerima elektron bebas, sehingga elektron bermigrasi secara alami ke permukaan.

Aliran Listrik

Ketika elektron meninggalkan posisi mereka, ruang kosong terbentuk. Ketika banyak elektron, masing-masing membawa muatan negatif, bergerak ke permukaan depan sel, terjadi ketidakseimbangan muatan antara permukaan depan dan permukaan belakang sel yang menciptakan tegangan potensial seperti pada terminal positif dan negatif baterai. Ketika dua permukaan terhubung melalui beban eksternal, seperti peralatan, mengalirlah arus listrik.

Bagaimana Sistem  Fotovoltaik  Beroperasi

Sel fotovoltaik adalah blok bangunan dasar dari suatu sistem fotovoltaik. Sel individu dapat bervariasi dalam ukuran dari 0,5 inci sampai sekitar 4 inci. Namun, satu sel hanya menghasilkan 1 atau 2 watt, yang tidak cukup memberikan daya bagi kebanyakan aplikasi.

Untuk meningkatkan output daya, sel elektrik terhubung dalam modul. Modul dapat saling terhubung untuk membentuk array. Terminologi "array" mengacu pada instalasi keseluruhan perangkat, apakah itu terdiri dari satu atau beberapa ribu modul. Jumlah modul terhubung bersama-sama dalam array tergantung pada jumlah output daya yang dibutuhkan.

Cuaca Mempengaruhi Fotovoltaik

Kinerja array fotovoltaik tergantung pada sinar matahari. Kondisi iklim (seperti awan atau kabut) memiliki pengaruh yang signifikan pada jumlah energi matahari yang diterima oleh array fotovoltaik dan, pada gilirannya, mempengaruhi kinerjanya. Efisiensi dari modul fotovoltaik yang tersedia secara komersial dalam mengkonversi sinar matahari menjadi listrik maksimal berkisar dari 5% sampai 15%. Para peneliti di seluruh dunia sedang mencoba untuk mencapai efisiensi sampai 30%.

Aplikasi Komersial Sistem Fotovoltaik

Keberhasilan PV di luar angkasa mendorong aplikasi komersial untuk teknologi ini. Sistem fotovoltaik paling sederhana banyak ditemukan pada kalkulator kecil dan jam tangan yang digunakan sehari-hari. Sistem yang lebih rumit menyediakan listrik untuk memompa air, listrik peralatan komunikasi, dan bahkan menyuplai listrik untuk rumah kita.

Beberapa keuntungan dari sistem fotovoltaik adalah:

Sel fotovoltaik, seperti baterai, menghasilkan arus searah (DC), yang umumnya digunakan untuk beban kecil (peralatan elektronik). Ketika DC dari sel fotovoltaik digunakan untuk aplikasi komersial atau dijual kepada utilitas listrik menggunakan jaringan listrik, maka harus dikonversi ke alternating current (AC) dengan menggunakan inverter, perangkat yang mengkonversi daya DC ke AC.

Sejarah Sel Fotovoltaic

Sel fotovoltaik (PV) pertamakali dikembangkan pada tahun 1954 oleh para peneliti di Bell Telephone yang mempelajari sensitivitas wafer silikon terhadap sinar matahari. Dimulai pada akhir 1950-an, sel PV digunakan sebagai sumber daya bagi satelit ruang angkasa AS. Sel PV berikutnya banyak digunakan untuk perangkat elektronik kecil seperti kalkulator dan jam tangan dan untuk menyediakan listrik di daerah terpencil atau lokasi "off-grid" yang di tempat itu tidak tersedia jaringan tenaga listrik.