Teknologi Panel Surya: Mengubah Energi Sinar Matahari Menjadi Energi Listrik

Sebagian orang mungkin sudah sering mendengar bahkan melihat penggunaan panel surya dalam kehidupan sehari-hari di berbagai tempat seperti gedung atau rumah. Tapi tahukah Anda bagaimana teknologi  ini bisa mengubah  sinar matahari menjadi  listrik?

Jika Anda tertarik dengan teknologi surya, simak penjelasannya di bawah ini.

Pada artikel sebelumnya kita sudah membahas Kecanggihan Teknologi Sensor dalam Kehidupan sehari-hari yang dapat mengubah besaran panas, sinar dan kimia menajadi besaran listrik berupa tegangan dan arus listrik. Nah, pada artikel kali ini kita akan membahas bagaimana panel surya mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik.

Dalam perkembangan teknologi saat ini, hampir semua kebutuhan  listrik  berasal dari energi matahari yang mendukung perkembangan kehidupan sehari-hari di bumi. Kebutuhan akan sumber energi  saat ini sangat mendesak, untuk itu perlu berbagai produk yang menunjang aktivitas manusia yang semuanya menggunakan  listrik.

Sumber energi dapat berupa energi terbarukan dan tidak terbarukan. Contoh  sumber energi tak terbarukan adalah energi fosil, sedangkan energi terbarukan adalah energi angin, energi surya, tenaga air, dan energi biomassa. Keunggulan energi adalah melimpah, gratis, dan ramah lingkungan. Namun, energi surya memiliki banyak keunggulan dari contoh energi terbarukan lainnya, seperti bersih, tenang, dan aman.

Saat ini, semakin banyak   sumber energi alternatif. Salah satunya adalah menggunakan energi matahari dan energi (sel surya) dengan mengubahnya menjadi  listrik sebagai panel surya.

Energi matahari dipandang sebagai salah satu langkah masa depan untuk  memaksimalkan sinar matahari sebagai sumber  listrik  rumah.

Panel surya sebagai sumber  listrik alternatif dapat bermanfaat untuk masyarakat yang membutuhkan listrik, seperti  pedagang kaki lima, masyarakat yang tinggal di daerah terpencil atau daerah yang belum teraliri listrik PLN.

Komponen yang peniting untuk mengubah energi matahari menjadi  listrik yaitu sel surya.

Sel Surya

Sel surya pertama kali ditemukan pada tahun 1883 oleh Charles Fritts,  yang menggunakan junction yang terbuat dari coating selenium dengan lapisan emas yang sangat tipis.

Teknologi sel surya adalah perangkat yang mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan efek photovoltaic. Kepingan sel photovoltaic terdiri atas kristal silikon yang memiliki dua lapisan silikon doping  yaitu lapisan sel surya yang menghadap ke cahaya mata-hari memiliki doped negatif dengan lapisan fosfor, sementara lapisan bawahnya terdiri dari doped positif dengan lapisan borium.

Kesenjangan antara dua lapisan dibatasi oleh persimpangan p-n. Jika sel surya pada permukaan yang terkena sinar matahari kemudian muatan menumpuk di sel  atas  negatif yang melekat pada lapisan fosfor. Sementara itu, seterusnya lapisan bawah  sel surya terbentuk muatan positif pada lapisan borium. Kedua permukaan tersebut mendekati satu sama lain menuduh ketika sel surya terkena sinar matahari. Sehingga pada kedua sisi sel surya membuat perbedaan potensial berupa tegangan listrik. Jika kedua belah pihak terhubung dengan beban berupa lampu maka  lampu tersebut akan  menyala.

Jenis Panel Surya

Panel surya dikelompokan berdasarkan bahan atau material sel surya yang menyusunnya. Terdapt perbedaan jenis-jenis panel surya yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat. Secara umum ada 3 jenis panel surya yang banyak digunakan di masyarakat yaitu :

1.  Monocrystalline

Mono Crystalline

2.  Polycyrstallin

Poly Crystalline

3.  Thin Film

Thin Film
Monocrystalline dan Polycrystalline

Bahan semikonduktor yang digunakan dalam pembuatan sel surya mono dan polikristalin adalah silikon. Sel surya monocrystalline dan polycrystalline  lebih efisien daripada sel  film tipis. Efisiensi  sel surya monocrystalline dan polycrystalline bisa mencapai 30%. Sel surya monocrystalline dan polycrystalline dapat memiliki umur 25 tahun.

Thin Film (Film Tipis)

Film tipis adalah cadmium telluride (CdTe) dan copper indium gallium diselenide (CIGS). Sementara efisiensi sel surya film tipis bisa mencapai 20%.

Panel Surya

Panel Surya adalah alat konversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Untuk memanfaatkan potensi energi ada dua jenis teknologi energi surya, yaitu  listrik tenaga surya  dan energi panas  matahari. Lalu, bagaimana prinsip kerja panel surya? Ini penjelasannya:

Prinsip Kerja Panel Surya

Cara kerja  panel surya yaitu, menggunakan prinsip p-n junction. Sel surya tradisional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu transisi antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan atom dengan elektron sebagai komponen utama. Sebuah semikonduktor tipe-n memiliki kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p memiliki terlalu hole (muatan positif) dalam struktur atom.

Keadaan kelebihan elektron dan hole tersebut bisa dibuat dengan memadukan material  dengan atom tidak murni. Misalnya untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor.

Tugas dari p-n junction ini yaitu untuk membentuk medan listrik sehingga elektron dan hole bisa memperoleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n bertemu, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, begitupun sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Sehingga aliran elektron dan hole ini mengakibatkan terbentuknya medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya akan berfungsi sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang.

Kesimpulan

Panel surya merupakan alat konversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Untuk memanfaatkan potensi energi surya ada dua macam teknologi, yaitu energi surya fotovoltaik dan energi surya termal, penggunaaan panel surya sudah banyak, salah satunya yaitu pada stadion sepak bola, rumah tangga dan lain-lain.  Panel surya terdi dari fotovoltaik, yang menghasilkan listrik dari intensitas cahaya, saat intensitas cahaya berkurang (berawan, mendung, hujan) arus listrik  juga akan berkurang.

 

Editor: Putri Nur Sabrini Anastasia

 

Referensi:

Harahap, P. (2020). Temperatur Permukaan Panel Surya Terhadap Daya yang Dihasilkan dari Berbagai Jenis Sel Surya. RELE (Rekayasa Elektrikal dan Energi): Jurnal Teknik Elektro, 2(2): 73-80.
Isyanto, H., Budiyanto, Fadliondi, Chamdareno,  P.G., (2017). Pendingin Untuk Peningkatan Daya Keluaran Panel Surya. Prosiding Semnastek.
Julisman, A.,  Sara., I.,  Siregar., R.H. (2017). Prototipe Pemanfaatan Panel Surya Sebagai Sumber Energi pada Sistem Otomatis Atap Stadion Bola. Jurnal Online Teknik Elektro, 2(1).
Purwoto, B., Jatmiko, J., Fadilah, M.A., Huda I. F. (2018).  Efisiensi penggunaan panel surya sebagai sumber energi alternatif. Jurnal Teknik Elektro, 18(1).
Priatam, P.,  Zambak, M.F.,  Suwarno,  Harahap., P. (2021). Analisa Radiasi Sinar Matahari Terhadap Panel Surya 50 WP. RELE (Rekayasa Elektrikal dan Energi): Jurnal Teknik Elektro, 4 (1): 48-54.
Usman, M. K. (2020). Analisis Intensitas Cahaya terhadap Energi Listrik yang Dihasilkan Panel Surya. Jurnal Power Elektronik, 9(2).

 

Putri Nur Sabrini Anastasia
Putri Nur Sabrini Anastasia

Asli sejak tahun 2003
"Bahagia setiap hari adalah pilihan, selamat memilih"

Articles: 23