Skema Cara Kerja Panel Surya Menghasilkan Listrik dari Sinar Matahari

Solar cell atau sel surya mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik.

Skema Cara Kerja Panel Surya

Pada kesempatan kali ini, kita akan membahas skema cara kerja panel surya. Dimulai dari bagaimana panel surya dapat menghasilkan listrik dari cahaya matahari hingga elemen-elemen yang terlibat di dalamnya.

Banyak dari kita mungkin sudah tahu sedikit tentang apa yang dimaksud dengan panel surya, tapi bagaimana sebenarnya cara kerjanya? Mari kita simak bersama.

Prinsip Dasar Energi Listrik dan Elektron

Sebelum masuk lebih jauh ke prinsip kerja panel surya, kita perlu memahami dulu bagaimana energi listrik itu terbentuk. Pada dasarnya, listrik terbentuk karena pergerakan elektron. Misalnya, bayangkan kita memiliki sebuah rangkaian sederhana yang terdiri dari baterai, saklar, kabel, dan lampu.

Ketika saklar kita nyalakan, lampu pun menyala. Itu terjadi karena elektron mengalir melalui kabel dan menyentuh bola lampu, sehingga menghasilkan cahaya. Ini seperti kincir angin yang berputar saat diterpa angin. Begitu elektron bergerak, lampu pun menyala.

Elektron bergerak karena ada perbedaan muatan antara dua bagian. Di dalam baterai, ada dua kutub—positif dan negatif. Kutub positif terbuat dari material yang kekurangan elektron, sementara kutub negatif berlebih elektron.

Perbedaan jumlah elektron ini menyebabkan elektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif melalui kabel, sehingga menghasilkan aliran listrik.

Memahami Cara Kerja Panel Surya Secara Sederhana

Sekarang kita masuk ke pembahasan tentang panel surya. Jadi, sebenarnya cara kerja panel surya ini bisa dibilang mirip dengan baterai. Untuk menghasilkan listrik, diperlukan perbedaan muatan antara dua bagian dalam panel surya.

Nah, bagaimana proses ini terjadi, dan kenapa panel surya membutuhkan sinar matahari untuk bekerja?

Skema Cara Kerja Panel Surya dalam Menampung Energi Panas Matahari

Panel surya terdiri dari beberapa lapisan, dan bagian utama yang menghasilkan listrik disebut solar cell. Kalau kita perhatikan lebih detail, solar cell itu terdiri dari dua lapisan: lapisan negatif di atas dan lapisan positif di bawah.

• Lapisan negatif terbuat dari campuran silikon dan fosfor, sehingga memiliki kelebihan elektron.
  
  
• Lapisan positif, di sisi lain, terbuat dari campuran silikon dan boron yang memiliki kekurangan elektron. Kekurangan ini menciptakan semacam "lubang" yang menarik elektron.

Ketika kedua lapisan ini ditempelkan, elektron di lapisan negatif akan mengisi "lubang-lubang" di lapisan positif, menciptakan area yang disebut depletion zone. Di area ini, semua elektron dan lubang seolah-olah saling menetralkan, sehingga menjadi stabil atau netral.

Nah, saat sinar matahari mengenai solar cell, sel surya mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Penjelasan skemanya secara sederhana yaitu, sinar matahari itu membawa foton, yang bertugas melepaskan elektron dari lubangnya di depletion zone.

Elektron yang terlepas bergerak ke lapisan negatif (atas), sedangkan lubang elektron bergerak ke lapisan positif (bawah). Akibatnya, terjadi perbedaan muatan—lapisan atas kaya elektron, sedangkan lapisan bawah kaya lubang elektron.

Jika kedua lapisan ini dihubungkan dengan sebuah konduktor, elektron dari lapisan atas akan mengalir ke bawah untuk mengisi lubang-lubang tersebut, menghasilkan aliran listrik. Aliran ini terus terjadi selama ada sinar matahari yang memicu proses tersebut. Proses ini dikenal dengan istilah fotovoltaik.

Setiap solar cell dilengkapi terminal yang terdiri dari:

• Terminal positif ada di bagian bawah, berupa pelat konduktor.
• Terminal negatif di bagian atas, berupa jari-jari konduktor.

Untuk memaksimalkan penyerapan sinar matahari, ada juga lapisan tambahan bernama anti-reflective coating yang mencegah pantulan sinar secara berlebihan.

Setelah itu, beberapa solar cell disusun secara seri dalam sebuah panel surya. Jumlahnya bisa bervariasi, misalnya 36, 60, atau 72 cell, tergantung kapasitas panelnya.

Kapasitas Listrik Panel Surya

Setiap cell menghasilkan listrik tipe DC (arus searah) dengan tegangan sekitar 0,5 volt dan arus 8 ampere. Berikut perhitungan berdasarkan jumlah cell-nya.

• 36 cell menghasilkan 18 volt (36 x 0,5 V) dengan daya 144 watt (18 V x 8 A).
• 60 cell menghasilkan 30 volt (60 x 0,5 V) dengan daya 240 watt (30 V x 8 A).
• 72 cell menghasilkan 36 volt (72 x 0,5 V) dengan daya 288 watt (36 V x 8 A).

Karena daya per panel biasanya kecil, rumah tangga umumnya menggunakan 3–4 panel untuk mencukupi kebutuhan listrik sehari-hari.

Namun, seperti yang disampaikan sebelumnya bahwa listrik yang dihasilkan panel surya ini berupa arus DC. Agar bisa dimanfaatkan menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Surya seutuhnya dan digunakan untuk perangkat rumah tangga, listrik tersebut perlu diubah menjadi arus AC (220 volt).

Di sinilah peran inverter, yaitu alat yang mengonversi arus DC menjadi AC. Selain itu, arus listrik dari panel biasanya disimpan terlebih dahulu di baterai. Dengan begitu, listrik tetap tersedia meskipun tidak ada sinar matahari, misalnya saat malam hari atau cuaca mendung.

Demikian penjelasan tentang skema cara kerja panel surya. Semoga bisa memberikan gambaran yang jelas dan bermanfaat bagi pembaca. Terima kasih telah berkunjung dan membaca tulisan dari kami.