Apa Jenis-Jenis Sel Surya? Bekerja, Aplikasi (PDF)
Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari tentang sel surya dan prinsip kerja , berbagai jenis sel surya , konstruksi Their mereka dan aplikasi dari sel surya. Juga, unduh PDF gratis file artikel ini.
Sel Surya dan Jenisnya
Apa itu Sel Surya?
Dalam konversi fotovoltaik (PV), radiasi matahari jatuh pada perangkat semi-konduktor yang disebut sel surya yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik.
Diagram skema sel fotovoltaik (sel PV) atau sel surya diberikan pada gambar.
Itu bergantung pada efek yang dimiliki cahaya pada persimpangan antara dua jenis semikonduktor yang disebut tipe-p dan tipe-n. Tipe-N memiliki kelebihan elektron dan tipe-p memiliki kekurangan elektron.
Ketika cahaya terang menyinari sel, energi dari cahaya yaitu foton memungkinkan elektron untuk melepaskan diri dari sambungan di antara mereka.
Ini disebut fotolistrik Untuk silikon kristal tunggal (4 elektron valensi), 'p' diperoleh dengan mendoping silikon dengan boron (3 elektron valensi) dan biasanya setebal 1 um; 'n' diperoleh dengan doping dengan arsenik atau fosfor (5 elektron valensi) dan biasanya tebal 800 um.
Baca juga:Apa Itu Panel Surya? Jenis, Cara Kerja, Keuntungan, dan Lainnya
Jenis Sel Surya
Berikut ini adalah berbagai jenis sel surya digunakan di panel surya:
- Sel surya silikon amorf (a-Si).
- Sel surya biohibrid.
- Sel surya kontak terkubur.
- Sel surya kadmium telluride (Cd Te).
- Sel PV Terkonsentrasi (CVP dan HCVP).
- Sel surya tembaga Indium Gallium selenide (CI(G)S).
- Sel surya silikon kristal (C-Si).
- Sel surya peka pewarna.
- Sel surya hibrida.
- Sel surya multi-sambungan.
- Sel surya monokristalin.
- Sel surya kristal-nano.
- Sel fotoelektrokimia.
- Sel surya solid-state.
- Sel surya film tipis.
- Sel surya berbasis wafer.
#1 Sel Surya Silikon Amorf (a-Si)
Ini adalah versi modifikasi dari sel surya film tipis. Sel surya jenis ini menggunakan tiga lapis silikon amorf sehingga masing-masing memiliki energi celah pita yang berbeda. Celah pita yang berbeda memungkinkan setiap lapisan untuk merespon bagian yang berbeda dari spektrum energi Matahari sebagai cara untuk meningkatkan efisiensi konversi.
Sel amorf menawarkan efisiensi yang lebih tinggi daripada jenis lain dan sudah tersedia. Tapi, mereka membutuhkan dua kali luas permukaan untuk menghasilkan daya yang sama dengan sel surya monokristalin.
#2 Sel Surya Biohibrida
Sel surya biohibrid tersusun dari bahan organik (mengandung karbon) yaitu fotosistem dan bahan anorganik (bukan karbon). Beberapa lapisan fotosistem mengumpulkan energi fotonik, mengubahnya menjadi energi kimia, dan menciptakan arus yang melewati sel.
Keuntungan utama dari sel surya biohibrid adalah mengubah energi matahari menjadi listrik dengan efisiensi 100%. Ini berarti bahwa sedikit atau tidak ada daya yang hilang melalui perubahan dari bahan kimia menjadi daya listrik.
#3 Sel Surya Kontak Terkubur
Sel surya kontak terkubur adalah teknologi sel surya efisiensi tinggi. Jenis ini dioperasikan berdasarkan kontak logam berlapis di dalam alur yang dibentuk dengan laser.
Mereka dapat memberikan kinerja yang lebih baik sekitar 25% dibandingkan dengan sel surya sablon komersial. Keuntungan efisiensi dalam teknologi kontak terkubur memberikan manfaat biaya dan kinerja yang substansial.
#4 Sel Surya Cadmium Telluride (Cd Te)
Sel surya jenis ini menggunakan cadmium telluride dalam lapisan semikonduktor tipis yang dirancang untuk menyerap dan mengubah sinar matahari menjadi listrik. Ini bertindak sebagai lapisan konversi foto utama dan menyerap cahaya yang paling terlihat dalam mikron pertama material.
Dimana lapisan TCO menciptakan medan listrik yang mengubah cahaya yang diserap pada lapisan CdTe menjadi arus dan tegangan. Sistem ini jauh lebih efisien daripada silikon kristal yang sebanding.
#5 Sel PV Terkonsentrasi (CVP dan HCVP)
Sel PV terkonsentrasi menghasilkan energi listrik dengan cara yang sama seperti sistem fotovoltaik konvensional. CVP biasanya menggunakan cermin lengkung untuk memfokuskan sinar matahari ke sel surya multi-sambungan yang kecil dan sangat efisien. Ini dapat memberikan efisiensi yang lebih besar sekitar 40% dan juga lebih murah.
#6 Sel Surya Tembaga Indium Gallium Selenide (CI(G)S)
Sel surya tembaga indium gallium selenide digunakan untuk mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Biasanya dibuat dengan meletakkan lapisan tipis tembaga, indium, galium, dan selenium pada alas kaca atau plastik, bersama dengan elektroda bolak-balik untuk menyimpan arus.
Karena bahan tersebut memiliki koefisien penyerapan yang tinggi dan sangat menyerap sinar matahari, maka diperlukan film yang jauh lebih tipis. Bahan-bahan ini dapat menyerap sebagian besar spektrum matahari, memungkinkan mereka mencapai efisiensi tertinggi.
#7 Sel Surya Silikon Kristal (C-Si)
Silikon kristal adalah bahan semikonduktor utama yang digunakan dalam teknologi fotovoltaik untuk memproduksi sel surya. Sel surya ini terdiri dari partikel silikon yang dihubungkan bersama untuk membentuk kisi kristal.
Kisi kristal ini menyediakan sistem terorganisir yang membuat konversi cahaya menjadi listrik lebih efisien. Karena memiliki efisiensi tinggi, ini mengurangi biaya pemasangan akhir.
#8 Sel Surya Pewarna Pewarna
Ini adalah sel surya film tipis berbiaya rendah berdasarkan semikonduktor yang terbentuk antara anoda peka-foto dan elektrolit, sistem fotoelektrokimia. Perangkat ini digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik dengan menggunakan pewarna organik dan semikonduktor.
Dibandingkan dengan jenis sel surya lainnya, mereka bertindak lebih baik di bawah kondisi suhu tinggi dan cahaya yang menyebar. Selain itu, hemat biaya, mudah dibuat, dan mudah dimanipulasi.
#9 Sel Surya Hibrida
Sel surya jenis ini terdiri dari dua bahan, yaitu semikonduktor organik dan anorganik. Bahan organik terdiri dari polimer terkonjugasi yang menyerap cahaya sebagai donor dan pori-pori transportasi.
Di sisi lain, bahan anorganik digunakan sebagai akseptor dan pengangkut elektron dalam struktur. Keuntungan dari sistem surya hibrida adalah mereka menyimpan energi matahari dan listrik murah. Penggunaan energi matahari telah dimungkinkan selama waktu penggunaan maksimum.
#10 Sel Surya Multi-junction
Ini adalah sel surya dengan beberapa sambungan p-n yang terbuat dari berbagai bahan semikonduktor. Dalam hal ini, sambungan p-n dari setiap bahan akan menghasilkan arus listrik sebagai respons terhadap panjang gelombang cahaya yang berbeda.
Ini mampu menyerap panjang gelombang yang berbeda dari sinar matahari yang masuk menggunakan lapisan terpisah. Ini membuatnya lebih efisien dalam mengubah sinar matahari menjadi listrik daripada sel sambungan tunggal.
#11 Sel Surya Monokristalin
Jenis sel surya ini terdiri dari batang silikon berbentuk silinder yang terbuat dari kristal tunggal silikon dengan kemurnian tinggi yang mirip dengan semikonduktor. Ia bekerja seperti sel surya polikristalin.
Ketika sinar matahari jatuh pada sel surya monokristalin, mereka menyerap energi, dan melalui proses yang kompleks menciptakan medan listrik. Medan listrik ini meliputi tegangan dan arus yang menghasilkan listrik. Sel surya monokristalin memiliki efisiensi yang relatif tinggi.
#12 Sel Surya Nanocrystal
Sel surya nanocrystal terbuat dari bahan yang dilapisi dengan nanocrystals. Nanocrystals terbuat dari silikon, CdTe, atau SiGs dan substratnya biasanya silikon atau berbagai semikonduktor organik.
Nanocrystals ini dibentuk oleh proses spin coating yang melibatkan penempatan volume larutan quantum dot ke permukaan datar. Solusinya disebarkan secara merata, dan permukaan dibalik sampai ketebalan yang diinginkan tercapai.
#13 Sel Fotoelektrokimia
Sel surya ini menyerap sumber sinar matahari ke semikonduktor atau fotosensitizer untuk menghasilkan energi listrik, mirip dengan sel surya peka pewarna.
Dalam hal ini, setiap sel terdiri dari satu atau dua fotoelektroda semikonduktor dan juga logam tambahan dan elektroda referensi yang dicelupkan ke dalam elektrolit. Ini adalah biaya rendah dan proses yang cukup mudah yang merupakan salah satu kelebihannya.
#14 Sel Surya Solid-state
Sel surya solid-state biasanya digunakan untuk peralatan semikonduktor yang mirip dengan dioda semikonduktor dan sirkuit terpadu. Mereka juga digunakan dalam elektronik semikonduktor tanpa bagian yang bergerak menggantikan perangkat dengan bagian yang bergerak.
Ini terdiri dari dua kristal, satu didoping dengan semikonduktor tipe-n yang memperkuat elektron pita konduksi bebas tambahan. Dan yang lainnya didoping dengan semikonduktor tipe-p yang menambahkan lebih banyak lubang elektron.
#15 Sel Surya Film Tipis
Jenis ini dirancang untuk mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan efek fotovoltaik. Sel surya film tipis dibuat dengan meletakkan satu atau lebih lapisan tipis pada substrat yang fleksibel, seperti kaca, plastik, atau logam.
Saat ini, berbagai jenis sel surya film tipis digunakan karena biayanya yang relatif rendah dan efisiensinya dalam pembangkit listrik. Juga, ini digunakan dalam beberapa teknologi termasuk telluride kadmium, tembaga indium gallium diselenide, dan silikon film tipis amorf.
#16 Sel Surya Berbasis Wafer
Seperti namanya, sel silikon berbasis Wafer terbuat dari irisan silikon kristal tunggal atau multi-kristal. Mereka dapat mencapai efisiensi tertinggi dari semua jenis teknologi fotovoltaik. Dalam sel surya ini, semua lapisan fungsional disimpan pada substrat dan ditranskripsi untuk memisahkan subsel yang terhubung secara elektrik.
Kerja Sel Surya
Foton matahari menyerang sel pada sisi p mikrotipis dan menembus ke persimpangan untuk menghasilkan pasangan lubang elektron. Ketika sel terhubung ke beban, seperti yang ditunjukkan, elektron akan berdifusi dari n atas. Arah arus (I) berlawanan dengan arah elektron.
Biasanya karakteristik tegangan-arus ditunjukkan pada gambar di dua tingkat radiasi matahari yang berbeda, untuk masing-masing Voc =tegangan rangkaian terbuka, Isc =arus hubung singkat. Kekuatan sel yang ideal adalah Vo.Isc. Daya berguna maksimum adalah luas persegi panjang terbesar yang dapat dibentuk di bawah kurva IV.
Jika tegangan dan arus yang sesuai dengan situasi ini dilambangkan dengan Vm dan I dan maka daya berguna maksimum adalah VmIm. Rasio daya berguna maksimum dengan daya ideal disebut faktor penuh (k). Nilai khas dari faktor-faktor ini untuk sel silikon adalah:
Voc =450 sampai 400 mV; Ioc =30 hingga 50 mA/cm
2
, K =0,65 hingga 0,80.
Sel surya dalam bentuk film tipis atau wafer mengubah dari 3% menjadi kurang dari 30% energi matahari yang datang menjadi DC. listrik. Sambungan sel tersebut ke dalam konfigurasi seri-paralel memungkinkan desain panel surya dengan tegangan tinggi setinggi beberapa kilovolt.
Dikombinasikan dengan penyimpanan energi dan peralatan pengkondisi daya, sel-sel ini dapat digunakan sebagai bagian integral dari sistem konversi tenaga surya-listrik yang lengkap.
Aplikasi Sel Surya
Ada banyak aplikasi praktis untuk penggunaan panel surya atau fotovoltaik. Ini pertama kali digunakan dalam pertanian sebagai sumber listrik untuk irigasi. Dalam perawatan kesehatan, panel surya dapat digunakan untuk mendinginkan persediaan medis. Modul PV digunakan dalam sistem fotovoltaik dan mencakup berbagai jenis perangkat listrik:
Berikut adalah daftar aplikasi sel surya yang berbeda:
- Pembangkit listrik fotovoltaik.
- Sistem PV surya atap.
- Sistem PV mandiri.
- Sistem tenaga hibrida surya.
- Fotovoltaik terkonsentrasi.
- Panel surya.
- Dalam laser bertenaga surya.
- Kendaraan tenaga surya.
- Digunakan pada panel surya pada pesawat luar angkasa dan stasiun luar angkasa.
Itu saja, terima kasih telah membaca. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang “jenis sel surya ” tanya di komentar. Jika Anda menyukai artikel ini, silakan bagikan dengan teman-teman Anda.
Berlangganan buletin kami untuk konten lainnya:
