Pengertian Sel Surya – Coba jelaskan pengertian sel surya? Ada yang sudah tahu? Nah jika belum pada artikel kali ini mimin akan membahasnya.
Pada kesempatan kali ini mimin akan membahas tentang Sel Surya. Pembahan yang akan dibahas kali ini meliputi pengertian sel surya, jenis, struktur prinsip serta rangkaiannya.
Untuk informasi selengkapnya mengenai sel surya bisa kalian baca artikel dibawah ini:
Daftar isi
Pengertian Sel Surya (Solar Cell)
Sel Surya adalah suatu perangkat atau komponen yang bisa mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip efek Photovoltaic.
Yang dimaksud dengan efek Photovoltaic yaitu suatu fenomena dimana munculnya tegangan listrik karena adanya hubungan atau kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan atau cairan saat mendapatkan energi cahaya.
Maka dari itu, Sel Surya sering disebut juga sebagai Sel Photovoltaic (PV). Efek Photovoltaic ini ditemukan oleh henri Becquerel pada tahun 1839.
Arus listrik timbuk karena adanya energi foton cahaya matahari yang diterimanya berhasil membebaskan elektron-elektron dalam sambungan semikonduktor tipe N dan tipe P untuk mengalir.
Sama seperti Dioda Foto (Photodiode), Sel Surya juga mempunyai kaki positif dan kaki negatif yang terhubung ke rangkaian atau perangkat yang memerlukan sumber listrik.
Pada dasarnya, Sel Surya adalah Dioda Foto (Photodiode) yang mempunyai permukaan yang sangat besar.
Permukaan luas Sel Surya tersebut menjadikan perangkat Sel Surya ini lebih sensitif terhadap cahaya yang masuk serta menghasilkan tegangan dan arus yang lebih kuat dari Dioda Foto pada umumnya.
Contohnya yaitu seperti sebuah Sel Surya yang terbuat dari bahan semikonduktor silikon mampu menghasilkan tegangan setinggi 0,5V serta Arus setinggi 0,1a saat terkena (expose) cahaya matahari.
Saat ini sudah banyak yang mengaplikasikan perangkat Sel Surya ini ke berbagai macam penggunaan.
Mulai dari sumber listrik untuk kalkulator, pengisi baterai, mainan hingga ke pembangkit listrik dan bahkan sebagai sumber listrik untuk menggerakan satelit yang mengorbit bumi.
Struktur, Bentuk dan Simbol Sel Surya
Struktur Sel Surya
Sesuai dengan perkembangan teknologi dan sains, sehingga jenis-jenis teknologi surya pun ikut berkembang dengan berbagai inovasi.
Ada yang disebut dengan sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat. Dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula.
Di Sub ini akan mimin bahas tuntas mengenai struktur serta operasi sel surya yang umum di pasaran saat ini, yaitu sel surya yang berbasis silikon.
Yang umumnya juga menggambarkan struktur dan operasi generasi pertama sel surya (sel surya silikon) dan yang kedua (thin film atau lapisan tipis)
1. Substrat atau Metal Backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Bahan substrat harus mempunyai konduktivitas listrik yang baik.
Karena ia juga bertindak sebagai kontak positif untuk sel surya. Oleh karena itu, bahan loga, atau logam seperti alumunium atau molibdenum umumnya digunakan.
Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga memiliki fungsi sebagai tempat masuknya cahaya.
Sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan seperti ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).
2. Material Semikonduktor
Material semikonduktor adalah bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai ketebalan sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), serta 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis.
Bahan semikonduktor yang digunakan adalah bahan silikon yang biasa digunakan dalam industri elektronik.
Untuk sel surya film tipis, selain bahan semikonduktor, bahan semikonduktor yang umumnya digunakan serta tersedia secara komersial seperti Cu (In, Ga) (S, Se) 2 (CIGS), CdTe (cadmium telluride).
Serta silikon amorf digunakan, potensi lainnya yang diteliti secara intensif seperti Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 (CZTS) dan Cu2O (tembaga oksida).
Bagian semikonduktor terdiri dari persimpangan atau kombinasi dua bahan semikonduktor, yakni semikonduktor tipe-p (bahan yang disebutkan di atas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS, dll) yang membentuk persimpangan p-n.
Persimpangan p-n adalah kunci prinsip sel surya. Pemahaman tentang semikonduktor tipe-p dan n serta prinsip persimpangan p-n dan sel surya di bahas dalam bagian “Berfungsi Sel Surya”.
3. Kontak Metal atau Contact Grid
Selain substrat sebagai kontak positif, biasanya sebagian bahan semikonduktor dilapisi dengan logam atau bahan konduktif transparan sebagai kontak negatif.
4. Lapisan Antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir supaya mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu, sel surya biasanya dilapisi dengan lapisan antirefleksi.
Bahan antirefleksi ini adalah lapisan tipis bahan yang mempunyai indeks bias optik tinggi antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor, sehingga meminimalkan cahaya yang dipantulkan.
5. Enkapsulasi atau Cover Glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujat atau kotoran.
Prinsip Kerja Sel Surya
Sinar matahari terdiri dari partikel yang sangat kecil yang disebut dengan sebutan Foton.
Pada saat terkena sinar matahari, Foton yang merupakan partikel dari sinar matahari itu menghantam atom semikonduktor silikon Sel Surya sehingga memunculkan energi yang cukup besar untuk memisahkan elektron dari struktur atomnya.
Elektron yang terpisah dan bermuatan Negatif (-) itu akan bebas bergerak pada daerah pita konduksi dari material semikonduktor.
Atom yang kehilangan Elektron itu akan terjadi kekosongan pada strukturnya, kekosongan tersebut dinamakan dengan sebutan “hole” dengan muatan Positif (+).
Daerah semikonduktor dengan elektron bebas ini sifatnya negatif dan bertindak yaitu sebagai pendonor elektron. Daerah semikonduktor ini disebut dengan sebutan semikonduktor tipe N (N-type).
Sedangkan untuk daerah semikonduktor dengan Hole mempunyai sifat Positif dan bertindak sebagai Penerima (Acceptor) elektron yang disebut dengan semikonduktor tipe P (P-type).
Di persimpangan daerah Positif dan Negatif (P-N Junction), akan memunculkan energi yang mendorong elektron serta hole untuk bergerak ke arah yang berlawanan.
Elektron tersebut akan bergerak menjauhi daerah Negatif sedangkan Hole akan bergerak menjauhi daerah Positif.
Pada saat diberikan sebuah beban berupa lampu atau juga perangkat listrik lainnya di Persimpangan Positif dan Negatif (P-N Junction) ini, maka akan menimbulkan arus listrik.
Jenis-Jenis Sel Surya
Jenis-jenis Sel Surya ini digolongkan berdasarkan teknologi pembuatannya. Secara garis besarnya sel surya ini dibagi menjadi tiga jenis yakni :
1. Monocrystalline
Mono (Mono-crystalline) adalah panel surya yang paling efisien yang dihasilkan dengan teknologi terkini serta menghasilkan daya listrik tinggi.
Sel surya mono-crystalline ini dibuat menggunakan crystall silikon murni yang sudah melalui sebuah proses Czochralski yang hasilnya ialah Ingot.
Ingot ini kemudian diiris tipis-tipis. Sehingga akan berbentuk bundar atau lingkaran, bentuk tersebut ialah hasil dari adanya proses Czochralski.
2. Polycrystalline
Polycrystalline adalah suatu panel surya yang mempuyai susunan kristal acak. Jenis ini terbuat dari beberapa batang kristal silikon yang dilebur atau dicairkan setelah itu dituangkan kembali ke dalam cetakan yang berbentuk persegi.
Polycrystalline silikon ini diperkenalkan ke pasaran di tahun 1981. Polycrystalline ini tidak memerlukan proses Czochralski.
Proses Czochralski adalah suatu proses pemurnian suatu bahan dengan cara pengkristalan.
Bahan yang akan di kristalkan itu dimasukkan ke dalam tempat yang sulit bereaksi dengan zat lain misalnya seperti quartz serta gas mulia argon.
3. Thin Film Solar Cell (TFSC)
Thin Film Solar Cell adalah panel surya yang terdiri dari dua lapisan yang dibuat dengan menambahkan satu atau lebih lapisan tipis, atau Thin Film bahan Photovoltaic ke dalam substrate seperti kaca, plastik atau metal.
Rangkaian Seri dan Pararel Sel Surya
Seperti halnya baterai, Sel Surya juga bisa dirangkai secara Seri maupun Pararel.
Pada umumnya, setiap Sel Surya menghasilkan Tegangan sebesar 0,45 ~ 0,5V serta arus listrik sebesar 0, 1A pada saat menerima sinar cahaya yang terang.
Sama halnya dengan baterai, Sel Surya yang dirangkai secara Seri akan meningkatkan Tegangan (Voltage) sedangkan Sel Surya yang dirangkai secara Pararel akan meningkatkan Arus (Current).
Demikianlah penjelasan mengenai pengertian Sel Surya, Struktur, bentuk, simbol, prinsip, jenis serta rangkaiannya. Semoga bisa bermanfaat bagi kita semua. Sekian sampai jumpa, terimakasih 😀
