Material Sel Surya: Pengertian, Prinsip Kerja, Jenis-Jenis, dan Komponen

Pengertian Energi Surya

Energi adalah salah satu kebutuhan utama dalam kehidupan. Peningkatan kebutuhan energi dapat merupakan indikator peningkatan kemakmuran, namun bersamaan dengan itu juga menimbulkan masalah dalam usaha penyediaannya. Sel surya adalah kumpulan sel photovoltaic yang dapat mengkonversi sinar matahari menjadi listrik. Ketika memproduksi sel surya, produsen harus memastikan bahwa sel-sel surya saling terhubung secara elektrik antar satu dengan yang lain pada sistem tersebut. Sel surya juga perlu dilindungi dari kelembaban dan kerusakan mekanis karena hal ini dapat merusak efisiensi sel surya secara signifikan, dan menurunkan masa pakai dari yang diharapkan. 

Sel surya sangat mudah dalam hal pemeliharaan karena tidak ada bagian yang bergerak. Satu-satunya hal yang harus di khawatirkan adalah memastikan untuk menyingkirkan segala hal yang dapat menghalangi sinar matahari ke panel surya tersebut.

Panas dan cahaya yang dipancarkan oleh matahari dapat dijadikan sumber energi untuk mempermudah kehidupan manusia. Pemanfaatan energi matahari yang paling sederhana adalah dengan cara langsung, yaitu panasnya yang akan digunakan untuk mengeringkan sesuatu, seperti menjemus pakaian, bahan makanan, dan mengeringkan air laut dalam proses pembuatan garam. Pemanfaatan energi surya yang amat melimpah akan semakin efektif bila pancaran energi ittu tidak hanya digunakan secara langsung, namun juga disimpan untuk digunakan pada saat matahari tidak bersinar. Termasuk bila memungkinkan, digunakan sebagai sumber energi pada peralatan-peralatan yang bertujuan mempermudah hidup manusia. Untuk dapat melakukan hal ini, diperlukan suatu material atau bahan yang dapat menyerap panas dan cahaya matahari yang selanjutnya terhubung dengan peralatan penyimpanan.

Panel Surya

Panel surya adalah sebuah alat yang terdiri dari sel surya yang terbuat dari bahan semikonduktor untuk mengubah energi surya menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya didasari oleh pertemuan semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N. Panel surya tersusun dari modul surya yang dirangkai secara seri maupun paralel sesuai dengan kebutuhan daya listrik tertentu. Pemasangan panel sel surya pada suatu bangunan komersial atau pada bangunan perusahaan ditentukan oleh kebijakan mengenai penggunaan instalasi listrik yang memanfaatkan enegi surya. Panel surya hanya menghasilkan arus listrik berjenis arus searah. Pemenuhan pencatu daya bagi pemakai energi listrik memerlukan konverter dari arus searah menjadi arus bolak-balik. Penyediaan ruang bagi panel surya adalah salah satu pertimbangan penting bagi optimalisasi sistem tenaga listrik dengan energi dasar berupa energi surya. Pembangkit listrik tenaga surya merupakan penerapan langsung dari kegiatan trannsformasi energi surya yang dilakukan oleh panel surya. Sel surya, atau sering disebut sel fotovoltaik (PV), adalah perangkat yang mengubah energi matahari secara langsung menjadi listrik melalui efek fotovoltaik. Sel surya adalah komponen dasar dari panel surya yang digunakan dalam sistem tenaga surya untuk menghasilkan energi listrik dari sinar matahari.

Prinsip Kerja Panel Surya

Prinsip kerja dari panel surya adalah dimulai ketika pancaran sinar matahari yang tersusun dari foton menabrak atom semikonduktor silikon dari solar panel. Sehingga bisa menimbulkan energi besar yang mampu untuk memisahkan elektron dari struktur atomnya. Elektron yang sudah berpisah serta memiliki muatan negatif akan bergerak ke daerah konduktor dari material semikonduktor. Dan pada atom yang telah hilang elektronnya, maka strukturnya akan kosong yang disebut dengan hole yang bermuatan positif. Jika ada elektron bebas yang sifatnya negatif, maka bisa menjadi pendonor elektron atau disebut dengan semikonduktor tipe "n". Dan untuk semikonduktor dengan hole bermuatan positif akan menjadi penerima elektron atau semikonduktor tipe "p". Antara daerah positif dan negatif itulah bisa memunculkan energi yang kemudian mendorong elektron dan hole menjadi berlawanan. Di mana elektron akan jauh dari daerah negatif dan hole akan jauh dari daerah positif. 

Struktur Sel Surya

• Lapisan semikonduktor : Sel surya biasanya terdiri dari dua lapisan semikonduktor yang berbeda, yaitu tipe P (positif) dan tipe N (negatif). Perbatasan antara kedua lapisan ini membentuk junction P-N yang menciptakan medan listrik internal.
• Lapisan anti-reflektif : Mengurangi pantulan cahaya dari permukaan sel untuk meningkatkan penyerapan cahaya.
• Lapisan konduktif transparent : Memungkinkan cahaya masuk ke dalam sel sambil mengalirkan arus listrik.

Jenis Material Semikonduktor

• Silicon (Si) : material semikonduktor yang paling umum digunakan dalam sel surya, termasuk jenis monocrystalline dan polycrystalline.
• Cadmium Telluride (CdTe) : semikonduktor tipis yang digunakan untuk membuat sel surya dengan biaya rendah dan performa baik.
• Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) : semikonduktor tipis yang memiliki efisiensi tinggi dan fleksibilitas.

Manfaat Penggunaan Panel Surya