Solar menjelaskan fotovoltaik dan listrik

Sel fotovoltaik mengubah sinar matahari menjadi listrik

Sel fotovoltaik (PV), biasa disebut sel surya, adalah perangkat nonmekanis yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik. Beberapa sel PV dapat mengubah cahaya buatan menjadi listrik.

Foton membawa energi matahari

Sinar matahari terdiri dari foton, atau partikel energi matahari. Foton ini mengandung berbagai jumlah energi yang sesuai dengan panjang gelombang yang berbeda

A

Aliran listrik

Pergerakan elektron, masing-masing membawa muatan negatif, menuju permukaan depan sel menciptakan ketidakseimbangan muatan listrik antara permukaan depan dan belakang sel. Ketidakseimbangan ini, pada gilirannya, menciptakan potensi tegangan seperti terminal negatif dan positif baterai. Konduktor listrik pada sel menyerap elektron. Ketika konduktor dihubungkan dalam sirkuit listrik ke beban eksternal, seperti baterai, listrik mengalir di sirkuit.

Efisiensi sistem fotovoltaik bervariasi berdasarkan jenis teknologi fotovoltaik

Efisiensi di mana sel PV mengubah sinar matahari menjadi listrik bervariasi menurut jenis bahan semikonduktor dan teknologi sel PV. Efisiensi modul PV yang tersedia secara komersial rata-rata kurang dari 10% pada pertengahan 1980-an, meningkat menjadi sekitar 15% pada tahun 2015, dan sekarang mendekati 20% untuk modul canggih. Sel PV eksperimental dan sel PV untuk ceruk pasar, seperti satelit luar angkasa, telah mencapai efisiensi hampir 50%.

Bagaimana sistem fotovoltaik beroperasi

Sel PV adalah blok bangunan dasar dari sistem PV. Sel individu dapat bervariasi dalam ukuran dari sekitar 0,5 inci sampai sekitar 4 inci. Namun, satu sel hanya menghasilkan 1 atau 2 Watt, listrik yang hanya cukup untuk penggunaan kecil, seperti untuk menyalakan kalkulator atau jam tangan.

Sel PV terhubung secara elektrik dalam modul atau panel PV yang dikemas dan tahan cuaca. Modul PV bervariasi dalam ukuran dan jumlah listrik yang dapat dihasilkannya. Kapasitas pembangkit listrik modul PV meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah sel pada modul atau pada luas permukaan modul. Modul PV dapat dihubungkan secara berkelompok untuk membentuk susunan PV. Array PV dapat terdiri dari dua atau ratusan modul PV. Jumlah modul PV yang terhubung dalam susunan PV menentukan jumlah total listrik yang dapat dihasilkan oleh susunan tersebut.

Sel fotovoltaik menghasilkan listrik arus searah (DC). Listrik DC ini dapat digunakan untuk mengisi baterai yang pada gilirannya menghidupkan perangkat yang menggunakan listrik arus searah. Hampir semua listrik disuplai sebagai arus bolak-balik (AC) dalam sistem transmisi dan distribusi listrik. Perangkat dipanggil

Sel dan modul PV akan menghasilkan listrik dalam jumlah terbesar saat berhadapan langsung dengan matahari. Modul dan larik PV dapat menggunakan sistem pelacakan yang menggerakkan modul untuk terus menghadap matahari, tetapi sistem ini mahal. Sebagian besar sistem PV memiliki modul dalam posisi tetap dengan modul menghadap langsung ke selatan (di belahan bumi utaraâlangsung ke utara di belahan bumi selatan) dan pada sudut yang mengoptimalkan kinerja fisik dan ekonomi sistem.

Sel fotovoltaik surya dikelompokkan dalam panel (modul), dan panel dapat dikelompokkan ke dalam susunan dengan ukuran berbeda untuk menghasilkan listrik dalam jumlah kecil hingga besar, seperti untuk menyalakan pompa air untuk air ternak, untuk menyediakan listrik untuk rumah, atau untuk utilitas- pembangkit listrik skala besar.

Sumber: Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (hak cipta)

Aplikasi sistem fotovoltaik

Kalkulator daya dan jam tangan sistem fotovoltaik terkecil. Sistem yang lebih besar dapat menyediakan listrik untuk memompa air, untuk menyalakan peralatan komunikasi, untuk memasok listrik untuk satu rumah atau bisnis, atau untuk membentuk rangkaian besar yang memasok listrik ke ribuan konsumen listrik.

Beberapa keunggulan sistem PV adalah

â¢Sistem PV dapat memasok listrik di lokasi di mana sistem distribusi listrik (saluran listrik) tidak ada, dan mereka juga dapat memasok listrik ke
â¢PV array dapat diinstal dengan cepat dan dapat dalam berbagai ukuran.
â¢Efek lingkungan dari sistem PV yang terletak pada bangunan sangat minim.

Sumber: Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (hak cipta)

Sumber: Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (hak cipta)

Sejarah fotovoltaik

Sel PV praktis pertama dikembangkan pada tahun 1954 oleh para peneliti Bell Telephone. Dimulai pada akhir 1950-an, sel PV digunakan untuk memberi daya pada satelit luar angkasa AS. Pada akhir 1970-an, panel PV menyediakan listrik di remote, atau

Administrasi Informasi Energi AS (EIA) memperkirakan bahwa listrik yang dihasilkan pada pembangkit listrik PV skala utilitas meningkat dari 76 juta kilowatthours (kWh) pada tahun 2008 menjadi 69 miliar (kWh) pada tahun 2019. Pembangkit listrik skala utilitas memiliki setidaknya 1.000 kilowatt (atau satu megawatt) kapasitas pembangkit listrik. EIA memperkirakan bahwa 33 miliar kWh dihasilkan oleh sistem PV skala kecil yang terhubung ke jaringan pada tahun 2019, naik dari 11 miliar kWh pada tahun 2014. Sistem PV skala kecil adalah sistem yang memiliki kapasitas pembangkitan listrik kurang dari satu megawatt. Sebagian besar terletak di gedung dan terkadang disebut