Pengertian Sel Surya/Solar Cell, Kelebihan, Kekuarangan, dan Prinsip Kerjanya

 Pengertian Sel Surya/Solar Cell, Kelebihan, Kekuarangan, dan Prinsip Kerjanya

Pada kehidupan yang moderen layaknya sekarang, diakui ataupun tidak kuantitas energi alternatif yang begitu besar dihasilkan berasal dari cahaya matahari. Oleh karenannya banyak sekali yang memicu solar cell menjadi alternatif sumber energi masa depan yang benar-benar menjanjikan.

Selain daripada itu sel surya atau solar cell juga miliki kelebihan menjadi sumber energi yang praktis mengingat tidak membutuhkan transmisi dikarenakan dapat dipasang secara modular di tiap tiap lokasi yang membutuhkan.

Sel surya : Struktur & Cara kerja

Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang dapat mengkonversi segera cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya dapat disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi benar-benar besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk membuahkan listrik, energi berasal dari matahari juga dapat dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal Baterai solar cell .

Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana selagi kondisi gelap atau tidak memadai cahaya berguna layaknya dioda, dan  selagi disinari dengan cahaya matahari dapat membuahkan tegangan. Ketika disinari, biasanya satu sel surya komersial membuahkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala  milliampere per cm2. Besar tegangan dan arus ini tidak memadai untuk berbagai aplikasi, sehingga biasanya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri berasal dari 28-36 sel surya, dan total membuahkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut dapat digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya cocok dengan energi yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi berasal dari modul surya.

Modul surya biasanya terdiri berasal dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total energi output. (Gambar :”The Physics of Solar Cell”, Jenny Nelson)

Struktur Sel Surya

Sesuai dengan perkembangan sains&teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berlainan pula (Jenis-jenis teknologi surya akan dibahas di tulisan “Sel Surya : Jenis-jenis teknologi”). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan langkah kerja berasal dari sel surya yang umum berada dipasaran selagi ini yakni sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan langkah kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).

Struktur berasal dari sel surya komersial yang manfaatkan material silikon sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks)

Gambar diatas  menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara umum terdiri berasal dari :

1. Substrat/Metal backing

Substrat adalah material yang menunjang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga perlu membawa konduktifitas listrik yang baik dikarenakan juga berguna sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga biasanya digunakan material metal atau logam layaknya aluminium atau molybdenum. Untuk  sel surya dye-sensitized  (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berguna sebagai area masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yakni material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).

2. Material semikonduktor

Material semikonduktor merupakan bagian inti berasal dari sel surya yang biasanya membawa tidak tipis sampai lebih dari satu ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya susunan tipis. Material semikonduktor inilah yang berguna menyerap cahaya berasal dari cahaya matahari. Untuk persoalan gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya susunan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan sudah masuk pasaran yakni contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif layaknya Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide).

Bagian semikonduktor tersebut terdiri berasal dari junction atau gabungan berasal dari dua material semikonduktor yakni semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan  tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll)  yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci berasal dari komitmen kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga komitmen p-n junction dan sel  surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.

3. Kontak metal / contact grid

Selain substrat sebagai kontak positif, diatas lebih dari satu material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.

4.Lapisan antireflektif

Refleksi cahaya perlu diminimalisir sehingga mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh dikarenakan itu biasanya sel surya dilapisi oleh susunan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah susunan tidak tebal material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan hawa yang memicu cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.

5.Enkapsulasi / cover glass

Bagian ini berguna sebagai enkapsulasi untuk menjaga modul surya berasal dari hujan atau kotoran.

Cara kerja sel surya

Sel surya konvensional bekerja manfaatkan komitmen p-n junction, yakni junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri berasal dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar.  Semikonduktor tipe-n membawa kelebihan elektron (muatan negatif)  namun semikonduktor tipe-p membawa kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya.  Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut dapat berlangsung dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai perumpamaan untuk meraih material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, namun untuk meraih material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.