Pengertian
dari Panel Surya
Panel surya bahasa
kerenya sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversi
langsung cahaya dari matahari menjadi sebuah energi listrik. Panel surya bisa
disebut sebagai teknologi utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi
cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun banyak dipergunakan untuk
menghasilkan listrik, energi dari matahari ternyata juga bisa dimaksimalkan
energi panasnya melalui sistem solar thermal.
Panel surya sendiri
dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana
saat kondisi gelap atau dalam kata lain tidak cukup cahaya berguna seperti
dioda, dan disaat disinari dengan cahaya matahari maka dapat menghasilkan
tegangan. Nah, ketika disinari, umumnya satu panel surya biasanya komersial
menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan dengan arus
short-circuit dalam skala milliampere per cm2. Kemudian besar
tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai kebutuhan, maka pada umumnya
sejumlah panel surya disusun secara seri membentuk sebuah modul surya. Satu
modul surya terdiri dari 28-36 panel surya, dengan total total akan mampu
menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air
Mass 1.5). Modul surya tersebut mampu dan bisa digabungkan secara paralel bahkan
seri untuk memperbesar total kekuatan tegangan dan arus outputnya sesuai dengan
daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu.
 |
| gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya. |
Modul surya terkadang
terdiri dari 28-36 panel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya
output.
Mengenal
Struktur Panel Surya
Sesuai dengan
perkembangan sains & teknologi terkini, jenis teknologi panel surya kini
makin berkembang dengan berbagai inovasi dan teknologi yang terbaru. Ada yang
disebut panel surya dengan generasi satu, dua, tiga bahkan empat, dengan
struktur dan bagian-bagian penyusun panel yang berbeda pula.
Dalam artikel ini akan
dibahas mengenai struktur dan cara kerja dari panel surya yang umum berada
dipasaran antara lain panel surya berbasis material silikon yang juga secara
umum mencakup dari struktur dan cara kerja panel surya generasi pertama (panel
surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).
 |
| struktur dari panel surya komersial yang menggunakan material silikon sebagai semikonduktor. |
Pada gambar diatas
menunjukan bahwa ilustrasi panel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara
umum terdiri dari :
1. Substrat/Metal
backing
Substrat sendiri adalah
material yang menopang paneluruh komponen panel surya. Material substrat juga
harus memiliki dan memiliki konduktifitas
listrik yang baik karena juga berguna sebagai kontak terminal positif panel
surya, sehinga biasanya digunakan material metal atau logam seperti aluminium
atau molybdenum. Untuk panel surya jenis dye-sensitized (DSSC) dan panel
surya organik, substrat juga berguna sebagai tempat masuknya cahaya maka
material yang digunakan antara lain material yang konduktif tapi juga
transparan seperti contohnya ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide
(FTO).
2. Material
semikonduktor
Material semikonduktor
merupakan bagian dari inti panel surya yang biasanya memiliki tebal sampai
beberapa ratus mikrometer untuk panel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3
mikrometer untuk panel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berguna
menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk contoh kasus gambar diatas,
semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan
di industri elektronik. Sedangkan untuk panel surya lapisan tipis, material
semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran antara lain contohnya
material Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous
silikon, disamping material-material pada semikonduktor potensial lain yang
dalam sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS)
dan Cu2O (copper oxide).
Pada bagian
semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material
semikonduktor antara lain semikonduktor tipe-p (material-material yang
disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang
membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja panel
surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction
dan panel surya akan dibahas dibagian “cara kerja panel surya”.
3. Kontak metal /
contact grid
Panelain substrat
sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya
dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak
negatif.
4.Lapisan antireflektif
Refleksi dari cahaya
harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh
semikonduktor. Oleh karena itu biasanya panel surya dilapisi oleh lapisan
anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan
besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan
cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor maka meminimumkan cahaya yang
dipantulkan kembali.
5.Enkapsulasi / cover
glass
Bagian ini berguna
sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.
Cara
Kerja Panel Surya yang Harus di Ketahui
Panel surya
konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, antara lain junction
antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor tersebut terdiri dari
ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar.
Semikonduktor tipe-n memiliki kelebihan elektron (muatan negatif)
sedangkan semikonduktor tipe-p memiliki kelebihan hole (muatan positif)
dalam struktur atomnya. Kondisi dari kelebihan elektron dan hole tersebut
bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Seperti contoh untuk
mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron,
sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom
fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan
tipe-n.
Demian junction antara
semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron).
 |
| junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). |
Peran dari p-n
junction ini adalah untuk membentuk medan listrik maka elektron (dan hole) bisa
diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor
tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor
tipe-n ke tipe-p maka membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan
sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibatnya dari aliran
elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika
cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron
bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang panelanjutnya
dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak
positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.
 |
| Ilustrasi cara kerja panel surya dengan prinsip p-n junction |
Referensi :
1.
https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-sel-surya/prinsip-kerja-sel-surya/