Panel Surya

 

PANEL SURYA

Jenis-Jenis Panel Surya

1. Monocrystalline Silicon

Sel surya ini terbuat dari silikon yang diiris tipis tipis dengan menggunakan mesin.

kelebihan

penampangnya dapat menyerap cahaya matahari dengan lebih efisien dibandingkan dengan bahan sel  surya yang lainnya

kekurangan

jenis solar panel yang satu ini akan membutuhkan cahaya yang sangat terang ketika beroperasi.Ia akan mengalami pengurangan efisiensi jika berada pada cuaca yang berawan dan mendung

ciri cirinya: panel surya monocrystalline silicon ini memiliki warna hitam dan juga bentuk yang tipis

 

2. Polycrystalline Silikon

Teknologi panel surya ini merupakan teknologi panel yang terbuat dari batang silikon yang kemudian dicairkan.

kelebihan

Teknologi panel ini memiliki kelebihan dari segi susunannya yang lebih rapi dan lebih rapat

kekurangan

Ketika diletakkan atau digunakan pada daerah yang rawan dan sering mendung, maka efisiensi yang dimilikinya akan turun

ciri cirinya: solar panel ini memiliki penampilan yang unik karena terkesan seperti ada retakan-retakan di dalam sel surya yang dimilikinya.

 

3. Thin Film Solar Cel

                Teknologi panel solar yang dibuat dengan menggunakan sel surya yang tipis yang kemudian dipasangkan pada sebuah lapisan dasar

kelebihan

memiliki ukuran yang sangat tipis, hal ini menyebabkan solar panel yang satu ini memiliki bobot yang lebih ringan dan memiliki sifat yang lebih fleksibel.eknologi solar panel yang satu ini merupakan teknologi yang dapat bekerja dengan sangat baik ketika berada pada cahaya fluorescent

kekurangan

efisiensi yang dimiliki oleh panel surya yang satu ini memang cukup rendah

ciri cirinya : Memiliki ukuran yang sangat tipis, jika dilihat secara fisik, solar panel ini merupakan film solar sel yang memiliki dua lapisan

 

4. Compound Thin Film Triple Junction Photovoltaic

Sesuai dengan namanya teknologi solar panel yang satu ini memiliki tiga lapisan

kelebihan

jenis panel ini merupakan jenis panel yang digunakan untuk perangkat yang diterbangkan ke angkasa luar. Oleh karena itu, kemampuan dan efisiensi yang dimilikinya sangat tinggi

kekurangan

teknologi solar panel yang satu ini anda tidak bisa menggunakannya untuk kebutuhan sehari-hari seperti untuk menyalakan alat elektronik, memasak, memanaskan air, dan juga untuk Pompa Air Tenaga Surya yang anda miliki.

ciri cirinya : Teknologi solar panel yang satu ini memiliki tiga lapisan

 

Komponen Penyusun Panel Surya

1. Bingkai

                Bingkai modul surya terbuat dari alumunium anodized dan terpasang mengelilingi modul, bahan yang dipakai punya kemampuan untuk menghindari terjadinya korosi. Bingkai dipasang agar modul surya menjadi lebih kokoh dan kuat. Sekaligus menghindari benturan secara langsung dengan komponen lain didalamnya. Bingkai dipasang sebagai komponen terakhir dalam proses pembuatan modul surya, hal ini dilakukan supaya bingkai panel surya tidak berubah bentuk dan komponen didalamnya tidak bergeser.

2. Kaca Pelindung

                                Kaca pada modul surya dipasang untuk melindungi sel fotovoltaik dari kontak langsung dengan debu, air, dan lingkungan yang tidak menentu. Kaca juga dipasang sebagai struktur penguat modul surya, menghindari terjadinya benturan dengan komponen sensitif di bagian dalam.Kaca ini menjadi komponen paling berat dan menyumbang bobot paling besar dari total berat modul surya. Komponen ini harus dijaga dengan baik karena sangat bahaya panel surya dengan kaca retak dan pecah

3. Enkapsulasi

                Enkapsulasi atau laminasi adalah struktur lapisan yang berada diantara sel fotovoltaik dan kaca pelindung. Strutur ini terbuat dari bahan ethylene-vinyl acetate (EVA) dan berfungsi sebagai pencegah kerusakan mekanis pada sel fotovoltai. Pemakaian EVA juga dimaksudkan untuk mengisolasi tegangan sel fotovoltaik agar tidak keluar menuju komponen lain. Laminasi bisa mengalami kerusakan yang disebut sebagai delaminasi

4. Sel Fotovoltaik

                Sel fotovoltaik adalah komponen utama dari modul surya yang terbuat dari bahan semikonduktor. Sel fotovoltaik atau dikenal sel surya berfungsi menangkap radiasi sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik searah atau direct current (DC).Ada banyak sel-sel didalam modul surya, sel-sel ini terkoneksi satu sama lain untuk mencapai tegangan tinggi tertentu melalui kawat busbar. Komponen sel surya dibuat dari bahan silikon monocrystalline (mono) dan polycrystalline (poly). Perbedaan panel surya mono dan poly pada akhirnya akan menentukan tingkat efisiensi dan harga jualnya.

5. Lembar Insulasi

                                Lembar insulasi atau backsheet adalah struktur modul surya yang berfungsi melindungi dan mengisolasi sel fotovoltaik dari kelembaban dan cuaca yang tidak menentu. Struktur ini bisa bertahan dalam waktu yang lama karena dibuat dari bahan plastik.

6. Kotak Penghubung

                Kotak penghubung atau junction box adalah struktur didalam modul surya yang berfungsi menghubungkan rangkaian sel fotovoltaik ke beban atau ke modul surya lain. Sebagai terminal penghubung, struktur ini tersusun atas kawat busbar, kabel, dan bypass diode. Spesifikasi kotak penghubung panel surya diantaranya dilengkapi dengan segel yang tahan debu dan tahan air.

 

Produk Keramik Pada Sel Surya

•       Komponen utama pada pembangkit listrik tenaga surya

•       Memiliku fungsi untuk mengkonversikan energi matahari menjadi energi listrik, perubahan energi ini disebut sebagai efek fotoelektrik

•       Jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh modul photovoltaic bergantung kepada tenaga surya yang tersedia, dan yang sangat khususnya, bergantung kepada arah modul surya terhadap matahari

•       Hal yang dapat mempengaruhi performa dari photovoltaic adalah kondisi klimatologi. Kondisi klimatologi yang dimaksud meliputi temperatur dan radiasi matahari

•       Pada aplikasinya, tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu modul photovoltaic masih cukup kecil, maka untuk mendapatkan tegangan maupun arus yang lebih besar maka photovoltaic ini dapat digabungkan dengan cara hubungan seri maupun paralel yang disebut array

 

Prinsip Kerja

Photovoltaic pada dasarnya menggunakan konversi energi cahaya menjadi energi listrik. Energi cahaya berasal mengandung ikatan positif kemudian akan terserap oleh sel surya. Ketika cahaya menyinari sel surya maka akan menimbulkan suatu energi yang kemudian akan memisahkan elektron dari struktur atomnya dan akan terdorong ke arah lapisan-N sedangkan lapisan-P akan memiliki hole karena kehilangan elektron. Semikonduktor lapisan-N mempunyai kelebihaan muatan negatif dan pada lapisan semikonduktor lapisan-P memiliki kelebihan muatan positif dalam struktur atomnya. Hal ini membuat lapisan-P dan lapisan-N bermuatan yang kemudian menghasilkan tegangan. Proses ini disebut Photovoltaic effect.

 

Self Cleaning

•       Material self-cleaning merupakan material yang memiliki daya membersihkan diri sendiri. Mekanisme dari material self-cleanign menyerupai efek daun keladi, yaitu efek fotokatalis dan efek hidrofilitas/hydrophobic. Pengembangan material self-cleaning dalam dunia tekstil ditandai dengan adanya pakaian/baju steril. Pakaian/baju steril menggunakan kain yang dilapisi dengan nano-TiO2 untuk menghasilkan material yang bersifat photocatalytic self-cleaning. Material self-cleaning di bidang industri kini dikembangkan dalam produk cat. Dinding dengan lapisan cat self-cleaning membuat kotoran tidak akan menempel di permukaan dinding. Material yang mempunyai sifat self-cleaning akan memberikan kualitas yang sangat baik karena material tersebut hanya membutuhkan air untuk membersihkan permukaanya dan juga material tersebut tidak akan terlihat kusam walaupun telah lama digunakan, sehingga akan sangat memudahkan aktivitas manusia secara umum.

 

Coating Material

•       Coating adalah suatu teknik pelapisan suatu bahan material di bagian permukaannya sehingga dapat melindungi permukaan suatu benda agar dapat memperpanjang waktu pakai dari suatu material logam, komponen, dan peralatan. Pengaplikasiannya hanya digunakan untuk melindungi benda/material dari pengaruh lingkungan, sehingga akan memperpanjang waktu pakai. Implikasinya dengan menggunakan bahan material yang sedikit lebih murah kita akan mendapatkan struktur mekanis permukaan yang di inginkan, dengan cara penghematan energi, akan mengahasilkan suatu konsekuensi ekonomi yang cukup baik dalam hal penghematan hal teknologi pelapisan permukaan suatu logam.

•       Bagaimanapun metode teknik coating yang digunakan, selalu dibutuhkan tahap awal dari suatu proses pelapisan biasa disebut pretreatment dan pembersihan permukaan suatu benda material yang sesuai, agar memaksimalkan kinerja dari hasil coating

 

Proses	Variasi Proses
Evaporation	Chemical vapour deposition (CVD) Physical vapour deposition (PVC) Sputtering
Hot Metal Process	Weld-surface Hot-dip galvanizing Roll-coating
Painting	Application of inorganic coatings Application of organic coating Application of low-friction coatings
Thermal Spraying	Atmospheric-pressure plasma spraying Low-pressure plasma spraying Flame Spraying
Metalising	Electroless metal coatings Electroplated metal coatings

 

Solar Concentrator

•       Solar concentrator merupakan sebuah alat yang memungkinkan pengumpulan sinar  matahari dari area yang sangat luas dan memusatkan sinar matahari tersebut pada sebuah  penerima bagian belakang paling sempit atau keluaran. Gambaran konseptual dari solar concentrator digunakan pada pemasangan tenaga dari matahari untuk membangkitkan listrik

•       Keuntungan menggunakan solar concentrator : mengurangi ketergantungan sel silikon, menambah intensitas irradiasi surya, oleh sebab itu menambah efisiensi sel, mengurangi total biaya dari sistem secara keseluruhan

•       Kerugian menggunakan solar concentrator :  menurunkan masa guna sel PV, membuatuhkan sistem kerja mekanik, membutuhkan untuk menurunkan PV guna memastikan daya pakai dari PV yang optimum

 

Photovoltaic Pada Sel Surya

Penemuan Efek Photovoltaic (PV)

•       Berdasarkan catatan sejarah, teknologi panel surya bahkan sudah ada di abad ke-18, tepatnya pada tahun 1839 seorang ahli fisika asal Perancis bernama Alexandre Edmund Becquerel pertama kali mencetuskan teknologi panel surya.

•       Pada mulanya teknologi panel surya pertama kali dicetuskan oleh Becquerel melalui percobaan penyinaran dua elektroda menggunakan berbagai spektrum cahaya yang menghasilkan efek Photovoltaic. Photovoltaic (Photo = cahaya dan voltaic = tegangan listrik) merupakan proses pembentukan energi listrik dari energi cahaya. Namun pada saat itu, jumlah energi listrik yang dihasilkan terlalu sedikit dan mudah habis.

Photovoltaic Pada Sel Surya

•       Berdasarkan catatan sejarah, teknologi panel surya bahkan sudah ada di abad ke-18, tepatnya pada tahun 1839 seorang ahli fisika asal Perancis bernama Alexandre Edmund Becquerel pertama kali mencetuskan teknologi panel surya.

Pada mulanya teknologi panel surya pertama kali dicetuskan oleh Becquerel melalui percobaan penyinaran dua elektroda menggunakan berbagai spektrum cahaya yang menghasilkan efek Photovoltaic. Photovoltaic (Photo = cahaya dan voltaic = tegangan listrik) merupakan proses pembentukan energi listrik dari energi cahaya. Namun pada saat itu, jumlah energi listrik yang dihasilkan terlalu sedikit dan mudah habis

Pada tahun 1883 Charles Fritts membangun sel fotovoltaik padat pertama dengan melapisi selenium semikonduktor dengan lapisan tipis emas untuk membentuk persimpangan; perangkat ini hanya memiliki efisiensi sekitar 1%. Capaian lain termasuk:

•       1888 - Fisikawan Rusia Aleksandr Stoletov membangun sel pertama berdasarkan efek fotolistrik luar yang ditemukan oleh Heinrich Hertz pada tahun 1887.

•       1905 - Albert Einstein mengusulkan teori kuantum cahaya yang baru dan menjelaskan efek fotolistrik dalam makalah penting, di mana ia menerima Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 1921.

•       1941 - Vadim Lashkaryov menemukan pertemuan p-n pada sel proto Cu₂O dan Ag₂S.

•       1946 - Russell Ohl mematenkan sel surya semikonduktor junction modern, sambil mengerjakan serangkaian kemajuan yang akan mengarah pada transistor.

•       1954 - sel fotovoltaik praktis pertama didemonstrasikan secara publik di Bell Laboratories. Para penemu adalah Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin dan Gerald Pearson.

•       1958 - sel surya menjadi terkenal dengan penggabungannya ke satelit Vanguard I.

                                       

Material Sel Photovoltaic (PV)

•       Sel surya memiliki banyak aplikasi. Terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, dll.

•       Banyak bahan semikonduktor yang dapat dipakai untuk membuat sel surya diantaranya silikon, titanium oksida, germanium, dll.

•       Sel surya biasanya dinamai dengan bahan semikonduktor. Bahan-bahan ini harus memiliki karakteristik tertentu untuk menyerap sinar matahari. Beberapa sel dirancang untuk menangani sinar matahari yang mencapai permukaan bumi, sementara yang lain dioptimalkan untuk digunakan di luar angkasa.

Sel surya dapat dibuat hanya dari satu lapisan tunggal bahan penyerap cahaya (pertemuan tunggal) atau menggunakan beberapa konfigurasi fisik (multipertemuan) untuk memanfaatkan berbagai mekanisme penyerapan dan pemisahan muatan.

•       Silikon kristal, Bahan yang paling umum untuk sel surya adalah silikon kristal (c-Si), juga dikenal sebagai "silikon kualitas sel surya". Kumpulan silikon dipisahkan menjadi beberapa kategori sesuai dengan kristalinitas dan ukuran kristal dalam ingot, pita atau wafer yang dihasilkan.

•       Silikon monokristalin, Sel surya silikon monokristalin (mono-Si) lebih efisien dan lebih mahal daripada kebanyakan jenis sel lainnya. Sudut-sudut sel terlihat terpotong, seperti segi delapan, karena bahan wafer dipotong dari ingot silinder, yang biasanya dibuat melalui proses Czochralski. Panel surya menggunakan sel mono-Si menampilkan pola khas berlian putih kecil.

•       Silikon polikristalin, Sel silikon polikristalin atau silikon multikristalin (multi-Si) dibuat dari ingot kotak — blok besar silikon cair yang didinginkan dan dipadatkan dengan hati-hati. Sel ini terdiri dari kristal-kristal kecil yang memberikan material efek serpihan logam yang khas. Sel polisilikon adalah jenis yang paling umum digunakan dalam fotovoltaik dan lebih murah, tetapi juga kurang efisien, dibandingkan dengan yang dibuat dari silikon monokristalin.

•       Silikon pita, Silikon pita adalah jenis silikon polikristalin — dibentuk dengan menarik film tipis rata dari silikon cair dan menghasilkan struktur polikristalin. Sel-sel ini lebih murah daripada multi-Si, karena pengurangan besar dalam limbah silikon, karena pendekatan ini tidak memerlukan penggergajian dari ingot.Namun, sel ini juga kurang efisien.

•       Silikon mono-seperti-multi (MLM), Bentuk sel ini dikembangkan pada 2000-an dan diperkenalkan secara komersial sekitar 2009. Juga disebut cor-mono, desain ini menggunakan ruang pencetakan polikristalin dengan "biji" kecil material monokristalin. Hasilnya adalah material seperti monokristalin yang dikelilingi polikristalin di permukaan luarnya.

•       Kadmium telurida, Kadmium telurida adalah satu-satunya bahan film tipis sejauh ini yang mampu menyaingi silikon kristal dalam hal biaya/watt. Namun kadmium sangat beracun dan persediaan telurium (anion: "telurium") terbatas.

•       Film tipis, Teknologi film tipis mengurangi jumlah bahan aktif dalam sel. Sebagian besar desain menempatkan bahan aktif di antara dua panel kaca. Karena panel surya silikon hanya menggunakan satu panel kaca, panel film tipis kira-kira dua kali lebih berat dari panel silikon kristal.

•       Film tipis galium arsenida, Bahan semikonduktor galium arsenida (GaAs) juga digunakan untuk sel surya film tipis kristal tunggal. Meskipun sel-sel GaAs sangat mahal, sel ini memegang rekor dunia dalam efisiensi untuk sel surya pertemuan tunggal pada 28,8%.GaAs lebih umum digunakan dalam sel fotovoltaik multipertemuan untuk fotovoltaik terkonsentrasi (CPV, HCPV) dan untuk panel surya pada wahana antariksa, karena industri lebih menyukai efisiensi daripada biaya untuk tenaga surya berbasis antariksa.

 

Kerja Photovoltaic Pada Keramik Semikonduktor

•       Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor diode, ketika cahayaa bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semikonduktor terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semikonduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan.

•       Gaya tolakan antar bahan semikonduktor menyebabkan aliran medan listrik dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik.

 

Struktur Elektronik Material Penyusun Panel Surya

Struktur atau bagian penyusun panel surya, diantaranya : 

•       Substrat, Material ini merupakan yang menopang seluruh komponen. akan berfungsi juga Agar bisa dijadikan sebagai kontak terminal positif, maaterial dari substrat harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik. Pada umumnya material yang digunakan adalah metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Akan tetapi substrat juga bisa berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya pada Komponen Panel Surya organic.

•       Material Semikonduktor, Material Semikonduktor berfungsi ntuk menyerap cahaya dari sinar matahahari. Pada bagain semikonduktor terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p dan tipe yang membentuk p-n junction. Pada permukaan material semikonduktor dilapisi material metal transparan sebagai kontak negative, selain itu juga substrat sebagai kontak positif.

•       Lapisan Antireflektif, Material ini merupakan lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optic antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali, yang bisa digunakan dari lapisan antireflektif adalah untuk mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor.

•       Enkapsulasi, Untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran bagian ini dilindungi oleh enkapsulasi. Masing-masing dari komponen ini memiliki keterkaitan antara satu dengan yang lainnya. Komponen Panel Surya akan bekerja dengan maksimal apabila masing-masing dari komponen panel surya dalam kondisi yang baik dan saling mendukung satu dengan komponen yang lainnya.

•       Inverter, Jantung dari sistem panel ini adalah inverter yang bisa menghasilkan 220 volt AC dan 12 volt DC yang bisa tersimpan di baterai. Jika terhubung ke generator power inverter ini juga bisa mengisi daya baterai.