BAB II
LANDASAN TEORI
Modul surya (fotovoltaic) adalah sejumlah sel surya
yang dirangkai secara seri dan paralel, untuk meningkatkan tegangan dan arus
yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban. Untuk
mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya
harus selalu mengarah ke matahari.
Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit
rakitan beberapa sel surya photovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic
secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul
photovoltaic kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana,
sedangkan untuk membuat sel photovoltaic diperlukan teknologi tinggi. Modul
photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic yang dihubungkan secara
seri dan parallel.
Sel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi
surya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC) . Modul surya
(fotovoltaic) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel,
untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk
pemakaian sistem catu daya beban.Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang
maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari.
Selanjutnya energi listrik tersebut disimpan dalam Baterai. Baterai disini
berfungsi sebagai penyimpan energi listrik secara kimiawi pada siang hari dan
berfungsi sebagai catu daya listrik pada malam hari. Untuk menjaga
kesetimbangan energi di dalam baterai, diperlukan alat pengatur elektronik yang
disebut Battery Charge Regulator.
Alat ini berfungsi untuk mengatur tegangan maksimal dan minimal dari
baterai dan memberikan pengamanan terhadap sistem, yaitu proteksi terhadap
pengisian berlebih (overcharge) oleh
penyinaran matahari, pemakaian berlebih (overdischarge)
oleh beban, mencegah terjadinya arus balik ke modul surya, melindungi
terjadinya hubung singkat pada beban listrik dan sebagai interkoneksi dari
komponen-komponen lainnya.
Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik (GGL) pada sebuah
sel surya adalah sebagai berikut:
1.
Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya
kemudian diserap oleh material semikonduktor seperti silikon.
2.
Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari
atomnya, sehingga mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan
listrik. Muatan positif yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang
berlawanan dengan elektron pada panel surya silikon.
3. Gabungan/susunan
beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi sumber daya listrik DC.
Ketika sebuah foton menumbuk sebuah lempeng silikon, salah satu dari tiga
proses kemungkinan terjadi, yaitu:
1.
Foton dapat melewati silikon; biasanya terjadi pada foton
dengan energi rendah.
2.
Foton dapat terpantulkan dari permukaan.
3.
Foton tersebut dapat diserap oleh silikon yang
kemudian:
a.
Menghasilkan panas
b. Menghasilkan
pasangan elektron-lubang, jika energi foton lebih besar daripada nilai celah
pita silikon.
Ketika sebuah foton diserap, energinya diberikan ke elektron di lapisan
kristal. Biasanya elektron ini berada di pita valensi, dan terikat erat secara
kovalen antara atom-atom tetangganya sehingga tidak dapat bergerak jauh dengan
leluasa. Energi yang diberikan kepadanya oleh foton mengeksitasinya ke pita
konduksi, dimana ia akan bebas untuk bergerak dalam semikonduktor tersebut.
Ikatan kovalen yang sebelumnya terjadi pada elektron tadi menjadi kekurangan
satu elektron; hal ini disebut hole (lubang).
Keberadaan ikatan kovalen yang hilang menjadikan elektron yang terikat
pada atom tetangga bergerak ke lubang, meniggalkan lubang lainnya, dan dengan
jalan ini sebuah lubang dapat bergerak melalui lapisan kristal. Jadi, dapat
dikatakan bahwa foton-foton yang diserap dalam semikonduktor membuat
pasangan-pasangan elektron-lubang yang dapat bergerak.
Sebuah foton hanya perlu memiliki energi lebih besar dari celah pita
supaya bisa mengeksitasi sebuah elektron dari pita valensi ke pita konduksi.
Meskipun demikian, spektrum frekuensi surya mendekati spektrum radiasi benda
hitam (black body) pada ~6000 K, dan oleh karena itu banyak radiasi surya yang
mencapai Bumi terdiri atas foton dengan energi lebih besar dari celah pita
silikon. Foton dengan energi yang cukup besar ini akan diserap oleh sel surya,
tetapi perbedaan energi antara foton-foton ini dengan celah pita silikon diubah
menjadi kalor (melalui getaran lapisan kristal yang disebut fonon) bukan dalam
bentuk energi listrik yang dapat digunakan selanjutnya. Sel surya yang paling
banyak dikenal dibentuk sebagai daerah luas sambungan P-N yang dibuat dari
silikon. Sebagai penyederhanaan, seseorang dapat dibayangkan menempel selapis
silikon tipe-n dengan selapis silikon tipe-p. Pada prakteknya, sambungan P-N
tidak dibuat seperti ini, tetapi dengan cara pendifusian pengotor tipe-n ke
satu sisi dari wafer tipe-p (atau sebaliknya).
Jika sebagian silikon tipe-p diletakkan berdekatan dengan sebagian
silikon tipe-n, maka akan terjadi difusi elektron dari daerah yang memiliki
konsentrasi elektron tinggi (sisi sambungan tipe-n) ke daerah dengan
konsentrasi elektron rendah (sisi sambungan tipe-p). Ketika elektron berdifusi
melewati sambungan p-n, mereka bergabung dengan lubang di sisi tipe-p. Difusi
pembawa tidak terjadi tanpa batas karena medan listrik yang dibuat oleh
ketidakseimbangan muatan pada kedua sisi sambungan yang dibuat oleh proses
difusi ini. Medan listrik yang terbentuk sepanjang sambungan p-n membuat sebuah
dioda yang mengalirkan arus dalam satu arah sepanjang sambungan. Elektron bisa
bergerak dari sisi tipe-n ke sisi tipe-p, sedangkan lubang dapat lewat dari
sisi tipe-p ke sisi tipe-n. Daerah dimana elekron telah berdifusi sepanjang
sambungan ini disebut sebagai daerah deplesi karena ia tidak lagi mengandung
pembawa muatan bebas. (Astu
Pudjanarsa, 2008)
Panel surya
tidak memancarkan emisi gas rumah kaca yang berbahaya seperti dalam pembakaran
bahan bakar fosil dan oleh karena itu tidak memberikan kontribusi terhadap
dampak perubahan iklim. Dengan panel surya kita mendapatkan energi bersih dari
sumber energi yang paling berlimpah di planet kita.
Panel surya masih merupakan pilihan energi yang lebih mahal dibandingkan
bertahan dengan bahan bakar fosil dan masih banyak orang yang tidak bersedia
membayar lebih untuk biaya energi, terlepas apakah ini membantu lingkungan atau
tidak.
Jumlah negara yang memberikan insentif untuk energi surya terus meningkat
yang berarti bahwa panel surya menjadi lebih efektif dalam hal biaya dan jumlah
pemilik rumah dan bisnis yang tertarik untuk menggunakan panel surya terus
tumbuh sepanjang waktu.
Keunggulan Panel Surya:
1.
Panel surya ramah lingkungan dan tidak memberikan
kontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada kasus penggunaan bahan bakar
fosil karena panel surya tidak memancarkan gas rumah kaca yang berbahaya
seperti karbon dioksida.
2.
Panel surya memanfaatkan energi matahari dan matahari
adalah bentuk energi paling berlimpah yang tersedia di planet kita.
3.
Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya
pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak.
4.
Panel surya tidak memberikan kontribusi terhadap polusi
suara dan bekerja dengan sangat diam.
5.
Banyak negara di seluruh dunia menawarkan insentif yang
menguntungkan bagi pemilik rumah yang menggunakan panel surya.
6.
Harga panel surya terus turun meskipun mereka masih
harus bersaing dengan bahan bakar fosil.
7.
Tidak diharuskan membeli semua panel surya yang
diperlukan dalam waktu yang sama, tetapi dapat dibeli secara bertahap yang
berarti Anda tidak perlu melakukan investasi besar secara instan.
8.
Panel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam
masa pakai mereka yang mencapai 20+ tahun.
9.
Masa pakainya yang panjang, mecapai 25-30 tahun,
menggaransi penggunanya akan menghemat biaya energi dalam jangka panjang pula.
Kelemahan Panel Surya:
1.
Panel surya masih relatif mahal, bahkan meskipun
setelah banyak mengalami penurunan harga. Harga panel rumah sedang saat ini
sekitar $ 12000-18000.
2.
Panel surya masih perlu meningkatkan efisiensi secara
signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia-sia dan berubah menjadi
panas. Rata-rata panel surya saat ini mencapai efisiensi kurang dari 20%.
3.
Jika tidak terpasang dengan baik dapat terjadi over-heating
pada panel surya.
4.
Panel surya terbuat dari beberapa bahan yang tidak
ramah lingkungan.
5.
Daur ulang panel surya yang tak terpakai lagi dapat
menyebabkan kerusakan lingkungan jika tidak dilakukan dengan hati-hati karena
silikon, selenium, kadmium, dan sulfur heksafluorida (merupakan gas rumah
kaca), kesemuanya dapat ditemukan di panel surya dan bisa menjadi sumber
pencemaran selama proses daur ulang.
Energi surya disebut-sebut oleh banyak orang sebagai sumber energi utama
di masa depan, jadi mari kita melihat keuggulan dan kelemahan energi
surya.Energi surya memiliki keunggulan yang lebih banyak dibandingkan dengan
kelemahannya, tapi kelemahan ini masih merupakan batu sandungan utama untuk
pemakaian energi surya yang lebih luas.
Pertama, kita akan membahas keunggulan dari energi surya. Energi surya
merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena tidak memancarkan emisi
karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada bahan
bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan dari matahari berarti kita
telah mengurangi pemakaian bahan bakar fosil, dan dengan demikian kita
benar-benar telah mengurangi dampak perubahan iklim. Penelitian terbaru
melaporkan bahwa rata-rata sistem rumah surya mampu mengurangi 18 ton emisi gas
rumah kaca di lingkungan setiap tahunnya. Energi surya juga tidak memancarkan
oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti tidak menyebabkan hujan asam
atau kabut asap.
Matahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan
oleh setiap orang. Tidak ada yang memiliki Matahari, jadi setelah Anda menutupi
biaya investasi awal, pemakaian energi selanjutnya dapat dikatakan gratis.
Lebih banyak energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita
bergantung pada bahan bakar fosil. Ini berarti akan meningkatkan ketahanan dan
keamanan energi, karena akan mengurangi kebutuhan impor minyak dari pihak
asing.
Dalam jangka panjang energi surya akan menghemat pengeluaran uang untuk
energi. Biaya awalnya memang cukup signifikan, namun setelah beberapa waktu
Anda akan memiliki akses ke energi yang benar-benar gratis, dan jika sistem
rumah tenaga surya menghasilkan energi yang lebih dari yang Anda butuhkan, di
beberapa negara perusahaan listrik dapat membelinya dari Anda, yang berarti ada
potensi keuntungan ekstra terlibat. Ada juga banyak negara yang menawarkan
insentif keuangan untuk menggunakan energi surya.
Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi. Panel
surya terbuat dari bahan mahal, bahkan dengan penurunan harga yang terjadi
hampir setiap tahun, harganya tetap terasa mahal.
Panel surya juga perlu untuk ditingkatkan efisiensinya. Untuk mencapai
tingkat efisiensi yang memadai dibutuhkan lokasi instalasi yang luas, dan panel
surya ini idealnya diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan
gedung tinggi, untuk mencapai tingkat efisiensi yang diperlukan.Energi surya
membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan efisien karena matahari adalah
sumber energi intermiten (tidak kontinyu). Banyak daerah di dunia yang
tidak memiliki cukup sinar matahari untuk menjadikan energi surya bernilai
ekonomis.
(http://simonsirait.blogspot.com/2013/04/pengertian-panel-suryapenggunaannyasert.html)
Penggunaan masyarakat dari energi yang banyak dan beragam, dan sementara beberapa sumber yang serbaguna, tidak ada satu pun yang dapat melayani
semua kebutuhan. Energi surya adalah
serbaguna dan unik
cocok untuk beberapa fungsi. Earl
Cook terinspirasi untuk menulis "ada kehidupan di bumi oleh kasih karunia radiasi matahari"
karena peran unik dari energi surya dalam
fotosintesis.
Awan
terbentuk, hujan turun, dan sungai terus mengisi dan
kosong semua karena radiasi matahari memberikan energi untuk menguapkan air dari permukaan bumi. Angin
berkembang karena permukaan bumi dipanaskan merata oleh
radiasi matahari. Kurang terkesan
besarnya tetapi penting
untuk banyak yang hangat, pantai
bermandikan matahari dengan manusia terentang bronzing
tubuh mereka dengan radiasi ultraviolet dari matahari.
Jika kekuatan radiasi matahari siklus hujan, menciptakan angin
dan pantai yang hangat, akan terlihat bahwa bangunan bisa menghangatkan, air
dipanaskan, dan listrik
yang dihasilkan dengan energi
dari matahari. Memang, semua tugas ini amd lebih mungkin
dengan energi surya. Tetapi energi matahari tidak akan sepenuhnya
menggantikan sumber energi konvensional dalam melaksanakan tugas. (Priest, Joseph. 1984)
DAFTAR PUSTAKA
Priest,
Joseph. 1984. “ENERGY PRINCIPLES PROBLEMS ALTERNATIVES”. Third Edition. USA :
Addison-Wesley Publishing Company.
Page : 219-221
Pudjanarsa,
Astu. 2008.”MESIN
KONVERSI ENERGI”.
Yogyakarta : Andy
Halaman : 223-229
Tanggal : 30 Okteber 2014
Pukul : 10.41 WIB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar