Bagaimana sebuah sel surya bisa menghasilkan arus atau daya listrik?

Apa dan Bagaimana Sistem Kerja Panel Surya?

June 4, 2021, oleh: superadmin

Penggunaan listrik mulai mengalami peningkatan dalam beberapa tahun terakhir. Berbagai langkah penemuan energi baru terbarukan mulai di lakukan di Indonesia. Salah satu yang banyak dilirik adalah pemanfaatan energi surya untuk pembangkit listrik tenaga surya. Banyak kota-kota besar di Indonesia sudah memanfaatkan panel surya untuk berbagai keperluas seperti mesin irigasi atau produksi listrik lampu jalanan.

Panel surya adalah kumpulan sel surya yang ditata sedemikian rupa agar efektif dalam menyerap sinar matahari. Sedangkan yang bertugas menyerap sinar matahari adalah sel surya. Sel surya sendiri terdiri dari berbagai komponen photovoltaic atau komponen yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik. Umumnya sel surya terdiri dari lapisan silikon yang bersifat semikonduktor, metal, anti reflektif, dan strip konduktor metal.

Banyaknya sel surya yang disusun untuk menjadi panel surya akan berbanding lurus dengan energi yang dihasilkan. Dalam artian semakin banyak sel surya yang digunakan, maka semakin banyak pula energi matahari yang dikonversi menjadi energi listrik. Ada beberapa jenis sel surya yang telah dimanfaatkan dan dapat ditemui di pasaran, diantaranya adalah Monocrystalline Silicon PV Module, Polycrystalline Silicon PV Module, Amorphous Silicon PV Module, dan Hybrid Silicon PV Module.

Prinsip kerja sel surya dimulai dari partikel yang disebut “Foton” yang merupakan partikel sinar matahari yang sangat kecil. Ketika foton tersebut menghantam atom semikonduktor sel surya sehingga dapat menimbulkan energi yang besar untuk memisahkan elektron dari struktur atomnya. Elektron yang terpisah dan bermuatan negatif akan bebas bergerak pada daerah pita konduksi dari material semi konduktor, sehingga atom yang kehilangan elektron kekosongan pad strukturnya dan disebut “hole” dengan muatan positif.

Daerah semi konduktor dengan elektron bebas bersifat negatif dan bertindak sebagai donor elektron yang disebut dengan semi konduktor tipe N. Sedangkan daerah semi konduktor “hole” sebagai penerima elektron dinamakan semi konduktor tipe Pdi. Persimpangan daerah positif dan negatif akan menimbulkan energi yang mendorong elektron dan hole begerak ke arah berlawanan. elektron bergerak menjauhi darah negatif, dan hole menjauhi daerah positif. Ketika diberikan sebuah beban berupa lampu atau perangkat listrik lainnya, maka akan menimbulkan arus listrik.

Sederhananya, ketika sel surya menyerap cahaya, maka akan ada pergerakan antara elektron di sisi positif dan negatif. Adanya pergerakan ini menciptakan arus listrik sehingga dapat digunakan sebagai energi bagi alat-alat elektronik.

Berita terkini

• Teknik Elektro Berikan Bantuan Bagi Mahasiswa Terdampak Covid 19 Melalui KMTE
• Raih Pendanaan RISPRO LPDP, UMY Menjadi Satu-Satunya Universitas Swasta Grantee 2021
• Teknik Elektro Selenggarakan Seminar Nasional Strategi Lulus Tepat Waktu
• Atasi Pencegahan Penularan Infeksi SARS-CoV-2, Tim Pengabdian UMY Yang diketuai Oleh Ir. Agus Jamal, M.Eng., IPM Merancang Sistem disinfeksi udara “CleanMy”
• Berikan Evaluasi Ke Prodi, KMTE UMY Gelar Public Hearing

Kategori

• Academic Information
• Agenda
• Beasiswa
• Campus News
• Headline
• Informasi Akademik
• Kabar Kampus
• Karya & Cipta
• Kegiatan
• Kesehatan
• Khusus
• Liputan
• Lowongan Kerja
• Mahasiswa
• Opini
• Pengumuman
• Penmaru
• Prestasi
• Prestasi
• Prestasi
• roboboatumy
• Seminar
• Uncategorized
• Uncategorized @id

Apa itu Sel Surya?

Sel surya adalah perangkat elektronik yang menangkap sinar matahari dan mengubahnya langsung ke listrik. Ukurannya kira-kira sebesar telapak tangan orang dewasa, berbentuk segi delapan, dan berwarna hitam kebiruan. Dalam cara kerja panel surya, sel surya sangat berperan penting.

Sel surya sering digabungkan untuk membuat unit yang lebih besar yang disebut modul surya, yang digabungkan menjadi unit yang lebih besar yang disebut panel surya (lembaran berwarna hitam atau biru yang Anda lihat di rumah orang, biasanya dengan beberapa ratus sel surya per atap) atau menjadi chip (untuk memberikan tenaga bagi gadget kecil seperti kalkulator saku dan jam tangan digital).

Sama seperti sel di baterai, sel di panel surya dirancang untuk menghasilkan listrik; tetapi jika sel baterai menghasilkan listrik dari bahan kimia, sel panel surya menghasilkan daya dengan menangkap sinar matahari. Mereka kadang-kadang disebut sel fotovoltaik (PV) karena mereka menggunakan sinar matahari ("foto" berasal dari kata Yunani untuk cahaya) untuk menghasilkan listrik (kata "volta" mengacu pada perintis listrik Italia Alessandro Volta, 1745–1827).

BACA JUGA:
5 Momen Irish Bella Umumkan Kehamilan Anak Kedua, Beri Kejutan Sewa Studio BioskopToilet Jadi Sorotan, Intip 5 Potret Rumah Dian Sastro Bernuansa Animasi Studio Ghibli

©2020 Merdeka.com/Imam Buhori

Kita dapat menganggap cahaya terbuat dari partikel-partikel kecil yang disebut foton, jadi seberkas sinar matahari seperti selang api kuning cerah yang menembakkan triliunan foton ke arah kita.

Menempelkan sel surya pada jalurnya dan menangkap foton energik ini dan mengubahnya menjadi aliran elektron arus listrik. Setiap sel menghasilkan beberapa volt listrik, jadi tugas panel surya adalah menggabungkan energi yang dihasilkan oleh banyak sel untuk menghasilkan arus dan tegangan listrik yang berguna.

Hampir semua sel surya saat ini terbuat dari potongan silikon (salah satu unsur kimia paling umum di Bumi, ditemukan di pasir), meskipun seperti yang akan kita lihat sebentar lagi, berbagai bahan lain juga dapat digunakan (atau sebaliknya).

BACA JUGA:
Viral Penjual Gorengan Dandan Ala Nyi Roro Kidul, Ini PotretnyaMertua Aurel Hermansyah Inginkan Persalinan Normal, Ini Tanggapan Atta Halilintar

Ketika sinar matahari menyinari sel surya, energi yang dibawa ledakan elektron keluar dari silikon. Ini dapat dipaksa untuk mengalir di sekitar sirkuit listrik dan memberi daya pada apa pun yang menggunakan listrik.

Berikut penjelasan selengkapnya cara kerja panel surya:

Advertisement

3 dari 4 halaman

Skema Dasar dan Simbol Sel Surya (Panel Surya)

Prinsip Kerja Sel Surya

Prinsip kerja sel surya ini dimulai dari partikel yang disebut “Foton”, Foton adalah partikel sinar matahari yang sangat kecil, dan juga partikel matahari tersebut meghatam atom semikonduktor sel surya sehingga dapat menimbulkan energi yang besar untuk memisahkan elektron dari struktur atomnya, elektorn yang terpisah dan bermuatan negatif tersebut akan bebas bergerak pada daerah pita konduksi dari material semi konduktor, sehingga atom yang kehilangan elektrin tersebut kekosongan pada strukturnya, kekosongan tersebut dinamakan “Hole” dengan muatan positif.

Daerah Semi konduktor dengan elektron bebas ini bersifat negatif dan bertindak sebagai Pendonor elektron, daerah semi konduktor ini disebut dengan Semi konduktor tipe N. Sedangkan daerah semi konduktor dengan Hole bersifat Positif dan bertindak sebagai Penerima elektron yang dinamakan dengan Semikonduktor tipe PDi persimpangan daerah Positif dan Negatif akan menimbulkan energi yang mendorong elektron dan hole untuk bergerak ke arah yang berlawanan. Elektron akan bergerak menjauhi daerah Negatif sedangkan Hole akan bergerak menjauhi daerah Positif. Ketika diberikan sebuah beban berupa lampu maupun perangkat listrik lainnya di Persimpangan Positif dan Negatif ini, maka akan menimbulkan Arus Listrik.

SOLAR POWER

Sumber energi alternatif terbarukan

Sistem energi pembangkti tenaga surya, mengurangi ketergantungan dunia akan bahan bakar fosil, bayangkan energi gratis dan terus-menerus yang bersumber dari bumi kita disediakan untuk kebutuhan energi dan dapat dihandalkan mengurangi pengeluaran daya, dimana terus menjadi beban dalam kehidupan rumah tangga dan keuntungan bisnis anda.

Menggunakan listrik sendiri dari tenaga surya (mandiri) apakah memungkinkan? Bukankah PLN sudah menyediakan listrik yang lumayan murah? Apakah keuntungan menggunakan listrik mandiri?
Keuntungan menggunakan listrik mandiri dengan menggunakan solar panel / panel surya:

• Merupakan energi terbarukan yang tidak pernah habis
• Menghemat listrik dalam jangka panjang
• Mengurangi pemanasan global
• Bersih dan ramah lingkungan
• Praktis tidak memerlukan perawatan
• Umur panel surya yang panjang
• Tidak tergantung dengan PLN
• Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri dari:

1. Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (Watt).
2. Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam Ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.
3. Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour).

Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun instalasi generator listrik bensin ataupun solar.

Komponen-komponen yang diperlukan untuk instalasi listrik tenaga surya, terdiri dari:

1. Panel surya / solar panel
   Solar panel / panel suryamengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik.
   Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimum).
   Umumnya kita menghitung maksimum sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi – sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik bisa digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.
2. Solar charge controller
   Solar charge controllerberfungsi mengatur lalu lintas dari solar cell ke baterai dan beban. Alat elektronik ini juga mempunyai banyak fungsi yang pada dasarnya ditujukan untuk melindungi baterai.
3. Inverter
   Inverterdalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC – direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC – alternating current).
4. Baterai
   Bateraiberfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya sebelum dimanfaatkan untuk menggerakkan beban. Beban dapat berupa lampu penerangan atau peralatan elektronik lainnya yang membutuhkan listrik.

Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya:

• Jumlah pemakaian
• Jumlah solar panel
• Jumlah baterai

Lampu LED sebagai Penerangan Rumah
Saat ini sudah ada lampu hemat energi yang menggunakan DC sepertilampu LED. Bandingkan lampu LED 3 Watt setara dengan Lampu AC 15 Watt.

Kekurangannya adalah:

• Instalasi kabel baru untuk lampu LED
• Biaya pengadaan lampu yang lebih mahal.

Keuntungannya adalah:

• Penggunaan energi yang kecil
• Keandalan lampu LED 10 x lampu standard biasa
• Penggunaan kabel listrik 2 inti.

Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Perhitungan keperluan daya (perhitungan daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari manual):

Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt hour.

• Televisi 21″: @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt hour
• Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour
• Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt hour
• Perangkat lainnya = 400 Watt hour

Total kebutuhan daya = 3480 Watt hour

Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimum tenaga surya):
Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 / 5) = 7 panel surya.

Jumlah kebutuhan baterai 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:
Kebutuhan baterai minimun (batere hanya digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.
Kebutuhan baterai (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.