Sel Fotovoltaik (FV) adalah perangkat semikonduktor yang mengubah cahaya menjadi energi listrik. Tegangan yang diinduksi oleh sel FV tergantung pada intensitas cahaya yang mengenainya. Nama Photovoltaic karena kemampuannya menghasilkan tegangan.
Elektron dari bahan semikonduktor bergabung bersama oleh ikatan kovalen. Radiasi elektromagnetik terbuat dari partikel energi kecil yang disebut foton. Ketika foton mengenai bahan semikonduktor, maka elektron menjadi berenergi dan mulai memancarkan.
Elektron yang memberi energi dikenal sebagai Fotoelektron. Dan fenomena emisi elektron dikenal sebagai efek fotolistrik. Kerja sel fotovoltaik tergantung pada efek fotolistrik.
Konstruksi Sel Fotovoltaik
Bahan semikonduktor seperti arsenida, indium, kadmium, silikon, selenium dan galium digunakan untuk membuat sel Fotovoltaik. Sebagian besar silikon dan selenium digunakan untuk membuat sel.
Perhatikan gambar di bawah ini menunjukkan konstruksi sel fotovoltaik silikon. Permukaan atas sel terbuat dari lapisan tipis bahan tipe-p sehingga cahaya dapat dengan mudah masuk ke dalam bahan. Cincin logam ditempatkan di sekitar bahan tipe-p dan tipe-n yang bertindak sebagai terminal keluaran positif dan negatifnya masing-masing.
Bahan semikonduktor multi-kristal atau monokristalin membuat unit tunggal sel Fotovoltaik. Sel mono-kristal dipotong dari volume bahan semikonduktor. Multicell diperoleh dari material yang memiliki banyak sisi.
Tegangan dan arus keluaran yang diperoleh dari satu unit sel sangat kurang. Besarnya tegangan keluaran adalah 0,6v, dan arusnya adalah 0,8v. Kombinasi sel yang berbeda digunakan untuk meningkatkan efisiensi keluaran. Ada tiga cara yang mungkin untuk menggabungkan sel-sel Fotovoltaik.
Kombinasi Seri Sel Fotovoltaik
Jika lebih dari dua sel dihubungkan secara seri satu sama lain, maka arus keluaran sel tetap sama, dan tegangan masukannya menjadi dua kali lipat. Grafik di bawah ini menunjukkan karakteristik keluaran sel Fotovoltaik ketika dihubungkan secara seri.
Kombinasi Paralel sel Fotovoltaik
Dalam kombinasi paralel sel, tegangan tetap sama, dan besarnya arus menjadi dua kali lipat. Kurva karakteristik kombinasi paralel sel diwakili di bawah ini.
Kombinasi Seri-Paralel sel Fotovoltaik
Dalam kombinasi sel seri-paralel, besarnya tegangan dan arus meningkat. Dengan demikian, panel surya dibuat dengan menggunakan kombinasi seri-paralel sel.
Modul surya dibangun dengan menghubungkan sel surya tunggal. Dan kombinasi dari modul surya bersama-sama dikenal sebagai panel surya.
Cara Kerja sel Fotovoltaik
Insiden cahaya pada bahan semikonduktor dapat melewati atau dipantulkan melalui itu. Sel Fotovoltaik terbuat dari bahan semikonduktor yang bukan merupakan konduktor atau isolator lengkap. Sifat bahan semikonduktor ini membuatnya lebih efisien untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.
Ketika bahan semikonduktor menyerap cahaya, elektron bahan mulai memancarkan. Hal ini terjadi karena cahaya terdiri dari partikel energi kecil yang disebut foton. Ketika elektron menyerap foton, mereka menjadi berenergi dan mulai bergerak ke dalam materi. Karena pengaruh medan listrik, partikel-partikel bergerak hanya dalam satu arah dan mengembangkan arus. Bahan semikonduktor memiliki elektroda logam di mana arus keluar darinya.
Perhatikan gambar di bawah ini menunjukkan sel Fotovoltaik yang terbuat dari silikon dan beban resistif terhubung di atasnya. Sel Fotovoltaik terdiri dari lapisan bahan semikonduktor tipe P dan N. Lapisan-lapisan ini bergabung bersama untuk membentuk PN junction.
Persimpangan adalah antarmuka antara bahan tipe-p dan tipe-n. Ketika cahaya jatuh di persimpangan elektron mulai bergerak dari satu daerah ke daerah lain.
Bagaimana Pemasangan Solar Cell pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya?
Pelacak titik daya maksimum, inverter, pengontrol muatan, dan baterai adalah nama peralatan yang digunakan untuk mengubah radiasi menjadi tegangan listrik.
Pelacak Titik Daya Maksimum – Ini adalah jenis pelacak digital khusus yang mengikuti lokasi matahari. Efisiensi sel PV tergantung pada intensitas sinar matahari yang jatuh di atasnya. Kekuatan matahari bervariasi dengan waktu karena pergerakan bumi. Jadi untuk menyerap cahaya secara maksimal, panel perlu digeser mengikuti matahari. Dengan demikian, pelacak titik daya maksimum digunakan dengan panel surya.
Charge Controller – Charge controller mengatur tegangan yang ditarik dari panel. Ini juga melindungi baterai dari pengisian daya yang berlebihan atau tegangan berlebih.
Inverter – Inverter mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dan sebaliknya. Konversi sangat penting karena beberapa peralatan memerlukan suplai ac untuk pekerjaan mereka.
