Dengan Alat Ini Sinar Matahari Bisa Menjadi Listrik, Begini Penjelasan Lengkapnya…

SOLAR PANEL

Solar panel adalah alat yang digunakan untuk konversi cahaya sinar matahari menjadi listrik, baik secara langsung dengan menggunakan photovoltaic, atau tidak langsung dengan menggunakan tenaga surya terkonsentrasi sehingga menghasilakn tenaga listrik untuk rumah Anda atau untuk perusahaan Anda. Solar panel Sebagai sistem tenaga surya lebih efisien dan lebih terjangkau untuk mengambil keuntungan dari manfaat ekonomi dan lingkungan. Solar panel tidak hanya digunakan di perumahan, surya panel juga digunakan dalam kawasan atau daerah terpencil yang kekurangan listrik, masyarakat dan peralatan telekomunikasi dan pompa air. Untuk mendapatkan hasil maksimal dari sistem surya panel Anda, itulayak menghabiskan beberapa waktu untuk meneliti sistem tenaga surya untuk memastikan Anda membuat keputusan terbaik saat membeli sebuah sistem solar panel.

Bagian-bagian solar panel :

  1. Substrat/Metal backing

Substrat adalah material yang menyimpan seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan seperti Indium Tin Oxide (ITO) dan Flourinedoped Tin Oxide (FTO).

  1. Material semikonduktor

Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang memiliki tebal sekitar ratusan mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya yang berlapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu 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 seperti Cu2, Zn, Sn, (S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide). Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll)  yang membentuk p-n junction. Bagian P-n junction ini menjadi bagian terpenting dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.

  1. Kontak metal / contact grid

Pada material semikonduktor, selain substrat sebagai kontak positif pada bagian atas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.

  1. Lapisan antireflektif

Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-reflektor. Material ini marupakan bagian lapisan tipis yang besar indeks refraktif optiknya antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah material semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.

  1. Enkapsulasi / cover glass

Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari cuaca atau kotoran.

Kelebihan Solar Panel

  1. Energi gratis, solar panel memiliki sumber dari matahari yang tentunya tidak mengeluarkan biaya untuk mendapatkannya
  2. Produksi energi bersih, Berbeda dengan listrik tenaga batu bara, energi tenaga surya digerakkan oleh panas matahari yang tidak mengeluarkan emisi gas rumah kaca penyebab pemanasan global.
  3. Mengurangi ketergantungan PLN.

Kekurangan Solar Panel 

  1. Sumber tenaga yang tidak konsisten, Matahari tentu tidak bersinar 24 jam dalam sehari. Pada beberapa rumah yang lokasinya tertutup oleh pohon atau gedung tinggi juga akan kesulitan mendapat sinar matahari yang maksimal.
  2. Biaya pemasangan yang besar, Meski banyak kelebihannya, biaya pasang solar cell masih terbilang cukup tinggi.
  3. Perawatan, Panel surya harus dibersihkan secara rutin sehingga kotoran dan debu yang menempel tidak mengurangi kinerja listrik.

Jenis – jenis Panel Surya 

Terdapat 3 jenis panel surya yang digunakan pada saat ini, yaitu :

  1. Polikristal (Poly – crystalline)

Merupakan jenis panel surya yang memiliki susunan kristal acak karena dipabrikasi dengan proses pengecoran. Type ini memerlukan permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama. Panel surya jenis ini memiliki efisiensi lebih rendah dibandingkan type monokristal yang lain, sehingga memiliki harga yang cenderung lebih murah. Akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat mendung.

  1. Monokristal (Mono – crystalline)

Merupakan panel yang paling efisien dalam penggunaannya, karena menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak dapat bekerja optimal ditempat dengan cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.

  1. Amorphous

Silikon Amorf (a-Si) telah digunakan sebagai bahan sel photovoltaic untuk kalkulator selama beberapa waktu. Meskipun memiliki kinerja yang lebih rendah dibandingkan sel surya lain  c-Si, type hal ini tidak penting dalam kalkulator, yang menggunakan daya sangat rendah.

Spesifikasi Panel Surya 

Satuan yang biasa digunakan untuk menentukan daya yang dihasilkan oleh panel surya adalah Watt Peak (WP). WP merupakan besar nominal Watt tertinggi yang dapat dihasilkan dari sebuah solar system. Hal ini dikarenakan energi dari sinar matahari yang tidak mempunyai nilai yang konstan dalam satu hari. Setiap panel surya mempunyai spesifikasi yang berbeda – beda tergantung pada pabrik yang memproduksi panel surya tersebut.

Penjelasan spesifikasi Panel Surya :

  1. Electrical Performance

Tenaga listrik yang didapatkan dari kondisi yang sudah diasumsikan. Satuan W/m2 pada spesifikasi menandakan jumlah daya yang didapatkan oleh panel surya per meter persegi dengan acuan luasan dari panel surya.

  1. STC (Standart Test Condition)

Hasil dari pengujian panel surya pada kondisi yang standar, yaitu diasumsikan panel surya mendapat penyinaran matahari maksimal.

  1. Maximum Power Voltage

Tegangan maksimal yang dapat dihasilkan oleh panel surya.

  1. Maximum Power Current

Arus maksimal yang dapat dihasilkan oleh panel surya.

  1. Maximum Power

Daya maksimal keluaran panel surya.

  1. Open Circuit Voltage

Tegangan yang dihasilkan oleh panel surya pada saat tidak ada beban (no load).

  1. Short Circuit Current

Arus keluaran panel surya pada saat kondisi no load.

  1. Maximum System Voltage

Tegangan maksimal dari keseluruhan sistem panel surya.

  1. Temperature Coefficient of Voc

Koefisien suhu yang dimiliki panel surya pada saat no load.

  1. Temperature Coefficient of Isc

Koefisien suhu panel surya ketika kondisi no load.

Perhitungan Panel Surya 

Sebelum menggunakan panel surya dianjurkan untuk memperhitungkan konsumsi daya. Dengan menggunakan perhitungan dapat diketahui panel surya yang diperlukan, besar kapasitas baterai yang digunakan dan waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan daya yang memenuhi kebutuhan konsumsi daya. Berikut adalah langkah – langkah yang dapat dilakukan untuk mengetahui kebutuhan pada sistem panel surya :

  • Hitung kebutuhan konsumsi daya (power consumption/ pc) Dengan asumsi daya sebagai a Watt dan digunakan selama b jam sehari, maka konsumsi daya dapat dihitung menggunakan rumus: 𝑃𝑐 = 𝑎 𝑥 𝑏 𝑊𝑎𝑡𝑡 Hitung semua konsumsi daya dengan rumus diatas dan kemudian dijumlahkan:

𝑃𝑐 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐼 = 𝑝𝑐1 + 𝑝𝑐2 + ⋯+ 𝑝𝑐𝑛

  • Hitung waktu yang diperlukan panel surya untuk memenuhi pc pada poin 1

Berdasarakan tabel spesifikasi, diketahui bahwa panel surya memiliki P WP. Nilai p merupakan daya maksimal (Pmax) yang dapat dihasilkan panel surya. Perhitungan waktu yang dibutuhkan untuk memenuhi  pctotal  pada poin 1 (dalam satuan jam) adalah sebagai berikut :

𝑇𝑖𝑚𝑒 (𝑇) = 𝑝𝑐𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∕ 𝑃𝑚𝑎𝑥 (ℎ𝑜𝑢𝑟 (𝑠)

  • Hitung jumlah panel surya yang diperlukan sesuai waktu penyinaran matahari efektif (penyinaran matahari maksimal) Waktu penyinaran matahari efektif (Teff) adalah pada saat tengah hari dengan perkiraan waktu 4 – 6 jam. Penyinaran maksimal tidak dapat disamaratakan setiap harinya, tergantung dengan kondisi cuaca tempat pemasangan sistem panel surya. Jumlah panel yang dibutuhkan (x) dengan memperhatikan waktu efektif penyinaran dapat menggunakan kalkulasi sebagai berikut:

𝑋 = 𝑝𝑐𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙  / (𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝑇𝑒𝑓𝑓)

Hitung jumlah baterai yang diperlukan untuk menyimpan daya yang sesuai dengan jumlah konsumsi daya pada poin 1 (asumsi penggunaan per hari). Baterai digunakan untuk menyimpan daya keluaran dari panel surya. Asumsi baterai yang digunakan mempunyai spesifikasi v Volt dengan a Ah. Agar baterai tahan lama, penggunaan daya baterai hanya 50%, sehingga kebutuhan pctotal menjadi dua kali lipat. Perhitungan baterai yang digunakan adalah sebagai berikut:

𝐵𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 = (𝑝𝑐 𝑡𝑜𝑡𝑎l x 2) / (𝑣 𝑥 𝑎)

Referensi:

  1. https://www.kompasiana.com/evadayat/54f4201f7455137d2b6c86f7/pengertian-solar-panel-dan-cara-kerjanya
  2. Modul Praktikum Bengkel Mekatronika dan Elektrikal 2018

By : Olyvia Fernanda Soedrajat – Mechanic Workshop Assistant

Unit Laboratorium Fakultas Ilmu Terapan

View posts by Unit Laboratorium Fakultas Ilmu Terapan

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>