Bagaimana Sel Surya Bekerja?
Apa itu sel surya? Apakah sel surya sama dengan panel surya?
Terdapat perbedaan penggunaan kedua alat tersebut. Sel surya biasa digunakan untuk memanaskan air dan sangat cocok digunakan untuk keperluan rumah tangga yaitu, menyediakan air panas. Komponen panel surya di antaranya, lapisan kaca, lapisan tembaga hitam, pipa berisi cairan, pompa, dan penampung air. Sel surya merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah cahaya matahari menjadi listrik yang tersusun oleh lembaran-lembaran silikon.
Sel surya dapat dianalogikan sebagai alat dengan dua terminal atau sambungan. Alat ini akan berfungsi seperti diode pada keadaan gelap atau tidak cukup cahaya, sedangkan saat cukup terkena sinar matahari dapat menghasilkan tegangan.
Sel surya memiliki bagian-bagian di antaranya, substrat/metal backing, material semikonduktor, kontak metal/contact grid, lapisan antireflektif, dan enkapsulasi/cover glass.
Substrat atau metal backing merupakan material penopang seluruh komponen sel surya. harus memiliki konduktivitas listrik yang baik karena diperlukan sebagai kontak terminal positif sel surya. Pada sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organic, komponen ini juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan harus konduktif serta transparan.
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya. Material ini memiliki fungsi untuk menyerap cahaya yang dipancarkan sinar matahari. Bagian semikonduktor ini terdiri dari junction gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p dan tipe-n yang disebut p-n junction.
Material metal atau material konduktif transparan biasanya dilapiskan pada permukaan atas sebagian material semikonduktor agar berfungsi sebagai kontak negatif.
Agar penyerapan cahaya oleh semikonduktor dapat dilakukan dengan optimal, pemantulan cahaya harus diminimalisasi. Maka dari itu, diperlukan lapisan anti-refleksi yang melapisi sel surya. Material ini akan menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga cahaya yang dipantulkan dapat diminimalisasi.
Untuk melindungi sel surya dari kotoran maupun hujan diperlukan bagian yang bernama cover glass. Bagian ini akan berfungsi sebagai enkapsulasi.
Cara kerja sel surya terfokus pada bagian p-n junction. Semikonduktor terdiri dari ikatan-ikatan atom dengan elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n memiliki kelebihan muatan negative (elektron), sedangkan semikonduktor tipe-p memiliki muatan positif yang berlebih. Lapisan semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n dapat digunakan untuk membentuk suatu medan listrik sehingga electron dapat diolah untuk menghasilkan listrik. Saat semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n terhubung, muatan negatif (elektron) pada semikonduktor tipe-n akan bergerak kea rah semikonduktor tipe-p. Semikonduktor tipe-p akan menerima elektron yang bergerak tersebut. Hal ini akan membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n dan semikonduktor tipe-p akan menjadi kutub negatif.
Aliran elektron yang terjadi akan menyebabkan terbentuknya medan listrik. Ketika cahaya matahari mengenai sususan lapisan p-n junction, electron akan terdorong dan bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif dan dapat dimanfaatkan sebagai listrik.
Listrik yang dihasilkan oleh sistem sel surya dapat langsung digunakan untuk menyalakan berbagai alat, contohnya lampu, pompa, radio, dan lain-lain. Listrik yang dihasilkan oleh sistem sel surya dapat pula digunakan untuk peralatan rumah tangga, seperti lemari pendingin, air conditioner, televisi, dan alat-alat lainnya dengan menggunakan inventer atau sistem VAC. Daya listrik DC yang dihasilkan oleh sel surya dikirim ke regulator yang mengatur pengisian bank baterai. Bank baterai akan menyimpan energi listrik yang sudah disalurkan. Kemudian inverter akan menarik daya dari bank baterai dan mengubahnya menjadi arus listrik AC. Arus listrik ini akan diteruskan ke panel distribusi. Sel surya juga dapat digunakan selama 24 jam dengan bantuan penggunaan baterai.
Sel surya akan memproduksi energi secara ideasl selama puncak penyinaran kurang lebih 4,8 jam/hari atau setara dengan 4,8 kWh/hari dengan variasi kurang lebih 30%. Variasi ini dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor. Faktor-faktor tersebut di antaranya, lokasi, kondisi iklim, tampilan muka bumi, vegetasi, polusi, dan lain sebagainya.
Puncak waktu penyinaran ini terjadi antara pukul 09.00 hingga 14.00 setiap harinya. Pada waktu tersebut sel surya dapat menghasilkan listrik secara optimal dengan syarat standar kerja ideal tercapai. Pada sisa waktu lainnya, sel surya tetap akan memproduksi listrik. Namun, listrik yang diproduksi pada waktu tersebut tidaklah optimal. Daya yang dihasilkan hanya berkisar 10% hingga 50% bergantung pada kondisi matahari saat itu.
Dengan bantuan penggunaan baterai, sistem dapat berjalan sempurna. Sistem tetap dapat digunakan pada malam hari atau saat hujan. Namun, jenis baterai yang dipilih harus diperhatikan. Jenis yang disarankan untuk sel surya adalah baterai tipe sekunder, baik lead acid maupun lithium.
Pada sistem sel surya, terdapat proses charging dan discharging. Proses charging atau catu daya adalah proses pengisian baterai oleh sel surya dengan pengaturan yang dilakukan oleh produk control (SCC — Solar Charger Controller). Baterai ini dapat dijadikan cadangan daya untuk dapat digunakan sewaktu-waktu aliran listrik utama tidak dapat digunakan.
Proses discharging atau pelepasan daya adalah proses penggunaan atau pelepasan daya baterai ke beban. Proses ini juga merupakan proses konsumsi daya seperti saat menyalakan lampu atau pompa. Penggunaan dan kapasitas baterai harus seimbang sehingga tidak terjadi pemakaian berlebih. Pemakaian yang berlebih dapat menyebabkan baterai cepat rusak.
Untuk memanfaatkan sel surya dengan baik, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan ketika dilakukan pemasangan dan selama sel surya terpasang. Hal-hal ini di antaranya, pastikan panel surya tidak terhalang bayangan, kabel dan koneksi terhubung dengan baik, gunakan produk berkualitas yang aman, selalu konsultasikan kepada tenaga professional agar mendapat informasi lengkap mengenai sistem sel surya.
Sumber: