Panel Surya
Panel
surya adalah seperangkat alat dengan bahan semi konduktor yang dapat
mengkonversi energi sinar matahari yang diterimanya menjadi energi listrik.
Panel surya disebut juga photovoltaic dan terbuat dari bahan semi konduktor
yang pada umumnya adalah silicon [2]. Panel surya dimanfaatan sebagai alat
untuk mengubah cahaya matahari yang mengandung energi foton untuk diubah
menjadi energi listrik. Panel surya bekerja berdasarkan prinsip photovoltaic,
yaitu dengan cara mengubah energi foton dari radiasi cahaya matahari yang
diterimanya menjadi energi listrik. Silikon terdiri atas 2 lapisan didalamnya,
yaitu lapisan n(-) dan lapisan p(+). Lapisan n adalah lapisan yang berada di
atas permukaan panel surya dan berhubungan langsung dengan cahaya matahari,
sedangkan lapisan p berada dibawah lapisan n yang dipisahkan oleh sebuah
gerbang (junction). Gerbang ini akan terbuka saat ada cahaya matahari menyinari
permukaan panel surya. Terbukanya gerbang antar lapisan mengakibatkan elekron
yang dihasilkan mengalir. Intensitas cahaya matahari sangatlah mempengaruhi
terbukanya gerbang antar lapisan, semakin lebar gerbang antar lapisan terbuka
karena intensitas cahaya matahari yang besar, maka semakin besar pula arus yang
mengalir [10]. Pada umumnya panel surya memiliki rangkaian ekivalen seperti
ditunjukkan pada gambar 2.1 dan pemodelan matematis sangat diperlukan untuk
mengetahui bagaimana parameter panel surya yang digunakan.
Gambar 2.1 Rangkaian Ekivalen Panel Surya
Menurut Yulianda
dalam jurnalnya, kinerja dari suatu panel surya dipengaruhi oleh beberapa
faktor. Berikut ini adalah beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja dari panel
surya:
2.2.1.1
Temperatur Lingkungan
Temperatur
lingkungan sangatlah berpegaruh pada tegangan yang dihasilkan oleh panel surya.
Panel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperaturnya tetap
normal(yaitu pada 25 ‘C), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur
normal akan menurunkan nilai tegangan. Setiap kenaikan temperatur panel surya
10’ Celsius dari 25’C akan mengurangi sekitar 0,4 % dari total tegangan yang
dihasilkan atau akan melemah dua kali lipat pada kenaikan temperatur panel per
100 C’.
2.2.1.2
Intensitas Cahaya Matahari
Arus yang
dihasilkan panel surya sangatlah bergantung pada intensitas cahaya matahari
yang mengenai permukaannya. Semakin besar intensitas cahaya matahari, maka
semakin besar arus yang dihasilkan.
2.2.1.3 Kondisi
Angin
Semakin
besar angin yang bertiup disekitar panel maka akan membantu menurukan suhu
permukaan panel surya, sehingga tegangan keluaran dapat terjaga.
2.2.1.4 Keadaan Cuaca
Keadaan cuaca seperti berawan,
mendung, berkabut, hingga tingkat kelembapan dan kondisi lainnya akan
mempengaruhi tegangan keluaran dari panel surya.
2.2.1.5 Posisi Panel Surya Terhadap
Matahari
Posisi dimana cahaya matahari tegak
lurus terhadap permukaan panel menentukan arus yang dihasilkan, semakin tegak
permukaan panel surya terhadap matahari maka semakin maksimal intensitas cahaya
yang diserap oleh panel surya, sehingga posisi panel surya sangat tergantung
terhadap waktu dari pergerakan posisi matahari dari terbit sampai terbenam.
2.2.2 Jenis Panel Surya
Jenis panel surya digolongkan
berdasarkan teknologi pembuatannya. Secara garis besar panel surya dibagi dalam
tiga jenis, yaitu:
2.2.2.1 Monocrystalline
Panel surya jenis ini terbuat dari
batangan kristal silikon murni yang sangat tipis. Dengan cara pembuatan seperti
ini, akan dihasilkan lembaran panel surya yang identik satu sama lain dan
berkinerja tinggi. Sehingga menjadi panel surya yang paling efisien
dibandingkan jenis panel surya lainnya yaitu sekitar 15% - 20%. Mahalnya harga
kristal silikon murni dan teknologi yang digunakan dalam pembuatannya,
menyebabkan mahalnya harga jenis panel surya ini dibandingkan jenis panel surya
yang lain di pasaran. Kelemahan dari panel surya jenis ini jika disusun
membentuk modul akan menyisakan banyak ruangan yang kosong karena panel surya
seperti ini umumnya berbentuk segi enam.
2.2.2.2 Polycrystalline
Panel surya jenis ini terbuat dari
beberapa batang kristal silikon yang dilebur dan kemudian dituangkan dalam
cetakan yang berbentuk persegi. Kristal silikonnya tidak semurni pada panel
surya monocrystalline, sehingga panel surya yang dihasilkan tidak
identik satu sama lain dan efisiensinya lebih rendah, yaitu 13% -16%. Panel
surya ini berbentuk persegi panjang, jika disusun membentuk panel surya, akan
rapat dan tidak akan ada ruangan kosong, tidak seperti susunan pada panel surya
monocrystalline. Proses pembuatannya lebih mudah dibanding monocrystalline
sehingga harganya lebih murah. Jenis ini paling banyak dipakai saat ini[3].
2.2.2.3 Thin Film Solar Cell (TFSC)
Panel surya jenis ini diproduksi
dengan cara menambahkan satu atau beberapa lapisan material sel surya yang
tipis ke dalam lapisan dasar. Panel surya jenis ini berbentuk sangat tipis.
Jenis ini dikenal juga dengan nama Thin Film Photovoltaic (TFPV).
Berdasarkan materialnya, panel surya ini digolongkan menjadi 3, yaitu:
2.2.2.3.1 Amorphous Silicon (a-Si)
Panel surya dengan bahan Amorphous
Silicon ini awalnya banyak diterapkan pada perangkat kalkulator dan jam
tangan. Namun seiring dengan perkembangan zaman, penerapannya menjadi semakin
luas. Dengan teknik pembuatannya yang disebut "stacking(susun
lapis)", dimana beberapa lapis Amorphous Silicon ditumpuk membentuk
panel surya dan akan memberikan efisiensi yang lebih baik antara 6% - 8%.
2.2.2.3.2 Cadmium Telluride (CdTe)
Panel surya jenis ini mengandung
bahan Cadmium Telluride yang memiliki efisiensi lebih tinggi dari panel
surya Amorphous Silicon, yaitu 9% - 11%.
2.2.2.3.3 Copper Indium Gallium
Selenide (CIGS)
CIGS memiliki efisiensi tinggi paling
dibandingkan dengan kedua jenis panel surya thin film yang lain, yaitu
10% - 12%. Selain itu panel surya jenis ini tidak mengandung bahan berbahaya Cadmium
seperti pada sel surya CdTe. Teknologi pembuatan panel surya thin film ini
masih baru, masih banyak kemungkinan peningkatan di masa mendatang. Harga
produksi yang murah sertabentuknya yang tipis, ringan dan fleksibel sehingga
dapat dilekatkan pada berbagai bentuk permukaan.
2.2.3 Karakteristik Panel Surya
Daya keluaran dari panel
surya sebanding dengan tegangan keluaran dikalikan dengan arus keluarannya.
Panel surya dapat menghasilkan arus dari tegangan yang berbeda-beda. Hal ini
berbeda dengan baterai yang menghasilkan arus dari tegangan yang relatif
konstan. Karakteristik keluaran dari panel surya dapat dilihat dari kurva I-V.
Kurva I-V menunjukkan hubungan antara arus dan tegangan dari panel surya.
Gambar .2 menunjukkan bagaimana kurva
I-V, sumbu horizontal adalah tegangan, sumbu vertikal adalah arus. Kebanyakan
kurva I-V diberikan dalam Standar Test Conditions (STC) 1000 W/m2 radiasi (atau disebut satu matahari puncak/ one peak sun
hour) dan 25 derajat Celcius/ 77 derajat Fahrenheit panel surya. Sebagai
informasi, STC mewakili kondisi optimal dimana dalam keadaan lingkungan
laboratorium.
Kurva I-V terdiri dari 3 hal yang
penting:
1. Maximum Power Point
(MPP)
2. Open Circuit
Voltage (Voc)
3. Short Circuit Current (Isc)
Comments
Post a Comment