Bagaimana Cara Membuat Sel Surya Sederhana? Cara Kerja Sel Fotovoltaik

 Bagaimana Cara Membuat Sel Surya Sederhana? (Langkah demi Langkah) | Prinsip Operasi Dasar Sel Fotovoltaik

Pengenalan Sel Surya atau Sel Fotovoltaik

Sebuah sel surya (atau Sel Fotovoltaik ) adalah perangkat yang menghasilkan arus listrik baik dengan aksi kimia atau dengan mengubah cahaya menjadi arus listrik saat terkena sinar matahari. Demi artikel ini, perhatian hanya akan diberikan pada sel surya.

Baca jugaJenis Sel Surya dan Panel Fotovoltaik

Sebuah sel surya juga dikenal sebagai sel fotovoltaik yang menghasilkan arus listrik ketika permukaan terkena sinar matahari. Dalam perjalanan artikel ini, kita akan mengacu pada sinar matahari sebagai radiasi elektromagnetik (EM-radiasi).

Dalam sel surya, jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh sel tergantung pada intensitas radiasi em yang mencapai permukaan sel. Sel surya mengubah radiasi em menjadi arus DC. Dengan demikian kita dapat mengatakan bahwa sel surya adalah perangkat persimpangan semikonduktor yang mengubah radiasi elektromagnetik yang mencapai kita dari matahari menjadi energi listrik. Sebagaimana dinyatakan di atas, arus yang dihasilkan adalah DC.

Prinsip Operasi Dasar Sel Fotovoltaik / Surya

Prinsip operasi sel surya mirip dengan konduksi dalam semikonduktor seperti silikon. Seperti yang terlihat pada gambar, permukaan gelap adalah bagian yang terkena sinar matahari. Ketika radiasi EM mengenai permukaan sel, itu menggairahkan elektron dan dengan demikian menyebabkan mereka melompat dari satu tingkat energi (orbit) ke yang lain meninggalkan lubang di belakang.

Lubang ini berfungsi sebagai pembawa muatan positif sedangkan elektron berfungsi sebagai pembawa muatan negatif. Jangan bingung, elektron atau hole bukan merupakan pemberi muatan listrik. Mereka hanya membawa tuduhan. Dengan demikian radiasi EM diubah menjadi energi listrik. Sel surya pada dasarnya terbuat dari semikonduktor seperti silikon dan selenium yang paling banyak digunakan.

Untuk memahami ini lebih baik, mari kita lihat berbagai jenis bahan semikonduktor karena bahan yang banyak digunakan dalam produksi sel surya adalah semikonduktor.

Jenis Semikonduktor

Kami memiliki dua jenis semikonduktor yaitu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik.

Semikonduktor Intrinsik :

Ini adalah semikonduktor yang murni dalam bentuknya sendiri. Tidak ada pengotor yang ditambahkan untuk meningkatkan konduktivitasnya. Semikonduktor jenis ini pada nol derajat Celcius memiliki sangat sedikit atau tidak ada lubang dan elektron bebas untuk konduksi.

Semikonduktor Ekstrinsik :

Jenis semikonduktor ini tidak murni karena didoping (zat yang berfungsi sebagai pengotor ditambahkan untuk meningkatkan konduktivitasnya). Ketika semikonduktor didoping, bahan-bahan berikut ditemukan;

• Semikonduktor Tipe-P

  Semikonduktor jenis ini terbentuk ketika silikon, selenium atau germanium didoping dengan elemen trivalen (elemen dengan tiga elektron valensi) seperti boron. Lubang (pembawa muatan positif) adalah pembawa muatan utama dalam semikonduktor jenis ini.

• N – Jenis Semikonduktor

  Elektron adalah pembawa muatan utama dalam semikonduktor jenis ini. Mereka membawa muatan negatif. Mereka terbentuk ketika silikon atau semikonduktor lainnya didoping dengan elemen pentavalen (elemen dengan elektron valensi lima di kulit terluar).

• PN – Jenis Semikonduktor

  Ketika semikonduktor tipe P dan N digabungkan dengan cara meleburnya, mis. menundukkan permukaan yang bersentuhan pada suhu tinggi (tidak sepenuhnya melelehkannya sehingga membentuk satu kesatuan), batas atau persimpangan terbentuk di antara mereka yang berorde 10 ^-3 mm. Persimpangan yang terbentuk disebut PN junction. Konsentrasi lubang yang tinggi di satu sisi sambungan dan konsentrasi elektron yang tinggi di sisi lain menyebabkan kedua pembawa muatan berdifusi masing-masing ke sisi sambungan yang lain.

Bagaimana Cara Membuat Sel Fotovoltaik/Solar Sederhana?

Silikon dan selenium adalah semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam produksi sel surya. Gallium, arsenide, indium arsenide dan cadmium sulfide dll juga digunakan, tetapi silikon dan selenium adalah yang paling banyak digunakan.

Mengetahui bahwa bahan semikonduktor seperti silikon dan selenium bisa sangat mahal, kita akan berbicara tentang cara membuat sel surya menggunakan bahan seperti silikon dan juga cara membuat sel surya menggunakan bahan murah yang bisa didapatkan di sekitar kita.

Perhatikan bahwa menggunakan bahan murah tidak akan memberikan output daya yang setara dibandingkan jika Anda menggunakan silikon atau selenium dan kedua, semakin besar permukaan bahan yang terpapar Radiasi EM, semakin banyak energi yang akan dihasilkan.

Konstruksi Sel Surya Menggunakan Semikonduktor Silikon

Seperti yang dikatakan sebelumnya, permukaannya adalah bahan tipe P. Material tipe-P harus tipis sehingga energi cahaya (radiasi EM) dapat menembus junction dan mencapai material tipe-N untuk memungkinkan difusi elektron dan hole.

Cincin berlapis nikel di sekitar material tipe P berfungsi sebagai terminal keluaran positif sedangkan pelapisan di bagian bawah material tipe N berfungsi sebagai terminal keluaran negatif.

Bagaimana Cara Membuat Sel Surya Sederhana? (Langkah Demi Langkah)

Sekarang setelah Anda mengetahui bagaimana sel surya diproduksi menggunakan silikon, mari kita lihat bagaimana kita dapat memproduksi sel fotovoltaik menggunakan bahan yang berbeda. Alih-alih menggunakan tembaga oksida, kami akan menggunakan bahan yang berbeda. Bahan-bahan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut;

• Pelat kaca (misalnya penutup geser mikroskop)
• Air deionisasi
• Multimeter
• Pita transparan
• Hidangan dangkal
• Piring panas listrik (1100W jika memungkinkan)
• Larutan titanium dioksida
• Karbon (pensil grafit atau pelumas grafit)
• Larutan iodida
• Klip pengikat
• Klip buaya

Dalam pekerjaan terakhir kami, material tipe-P menghadap matahari dan lebih konduktif dibandingkan material tipe-N. Kaca adalah semikonduktor dengan konduktivitas parsial. Agar salah satu pelat kaca berfungsi sebagai bahan tipe-P sedangkan bahan tipe-N lainnya, Anda harus mengolahnya dengan bahan kimia sehingga pada akhirnya salah satu dari mereka akan lebih konduktif daripada yang lain. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

1. Bersihkan permukaan kedua pelat kaca secara menyeluruh dengan etanol. Jangan menyentuh permukaan pelat kaca dengan tangan Anda setelah dibersihkan.
2. Dengan menggunakan milimeter, uji seberapa konduktif permukaan pelat dan perhatikan permukaan paling konduktif dari masing-masing pelat. Tempatkan pelat berdampingan dengan permukaan konduktif dari salah satu pelat menghadap ke bawah sementara permukaan konduktif lainnya menghadap ke atas.
3. Setelah langkah 2, tempelkan selotip transparan untuk menyatukan pelat kaca. Rekaman itu harus diterapkan di sepanjang salah satu sisi panjang pelat. Pita harus tumpang tindih 1mm atau lebih dari tepinya. Tempatkan juga selotip di bagian luar pelat kaca yang menghadap ke atas4mm – 5mm.
4. Terapkan tetes titanium dioksida secara merata ke permukaan pelat kaca dan sebarkan larutan secara merata. Biarkan larutan menutupi permukaan konduktif yang menghadap ke bawah.
5. Setelah selesai mengoleskan titanium dioksida, lepaskan pita perekat yang menyatukan pelat.
6. Tempatkan permukaan konduktif yang menghadap ke atas di atas hot plate listrik semalaman untuk memanggang titanium dioksida ke piring. Bersihkan titanium dioksida yang ada pada permukaan konduktif menghadap ke bawah dan letakkan di tempat yang bersih.
7. Ambil piring dangkal dan isi dengan pewarna yang dibuat dengan jus blackberry, raspberry atau delima dll. Rendam pelat berlapis titanium dioksida yang menghadap ke bawah setidaknya selama 10 menit.
8. Bersihkan pelat lainnya dengan etanol saat pelat titanium dioksida direndam dalam pewarna. Uji konduktivitas permukaannya setelah dibersihkan. Tandai sisi yang tidak menghantarkan arus listrik sebagai sisi positif. Oleskan pelumas grafit pensil grafit di atas sisi konduktif dan tutupi seluruh permukaan.
9. Ambil pelat yang dilapisi titanium dioksida dari pewarna. Bilas terlebih dahulu dengan air deionisasi kemudian dengan etanol. Bersihkan etanol di piring dengan tisu bersih.
10. Rakit kedua pelat bersama-sama sehingga lapisan saling bersentuhan dengan pelat sedikit diimbangi. Pegang pelat di tempatnya dengan bantuan klip pengikat. Mereka harus dibuat offset karena ujung-ujungnya akan berfungsi sebagai terminal.
11. Terapkan beberapa tetes larutan iodida pada lapisan yang terkena sinar matahari. Biarkan lapisan terendam dalam larutan sepenuhnya. Inti dari larutan iodida adalah untuk membantu elektron mengalir dari pelat berlapis titanium dioksida ke pelat berlapis karbon saat terkena radiasi EM. Jika larutan iodida berlebih, bersihkan larutan pada permukaan yang akan terkena sinar matahari.
12. Lampirkan klip buaya atau klip buaya ke bagian permukaan yang dilapisi di kedua sisi sel. Satu klip menempel pada permukaan yang dilapisi dengan grafit yang berfungsi sebagai penahan sedangkan klip buaya menempel pada permukaan yang dilapisi dengan titanium dioksida. Ini tentu saja adalah katoda. Hubungkan kabel penghantar ke klip dan letakkan di posisi yang cahayanya akan jatuh di permukaan pelat. Sel surya Anda sekarang siap digunakan. Anda dapat menguji jumlah tegangan dan arus yang dihasilkan sel surya menggunakan multimeter. Jelas, voltase tidak cukup untuk mengisi daya ponsel Anda, tetapi Anda dapat membuat rangkaian sel surya ini untuk melakukannya!.

Keuntungan menggunakan Sel Surya

Berikut adalah keuntungan menggunakan sel surya:

• Tidak mengeluarkan suara
• Tidak memerlukan bahan bakar untuk menyalakannya
• Kekuatan penggeraknya bersifat gratis
• Membutuhkan sedikit perawatan

Kerugian Menggunakan Sel Surya

Kerugian menggunakan sel surya adalah

• Permukaan sel harus besar untuk menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang wajar.
• Saat matahari bersembunyi di awan, jumlah energi yang dihasilkan akan berkurang.
• Mereka tidak dapat digunakan sebagai sumber energi karena fluktuasi jumlah energi yang dihasilkan.

Aplikasi &Penggunaan Sel Surya

Sel surya memiliki banyak aplikasi meskipun kekurangannya adalah sebagai berikut:

• Grup seri – sel surya yang terhubung paralel dapat digunakan sebagai pengisi daya baterai
• Mereka banyak digunakan sebagai sumber daya untuk satelit
• Perangkat fotovoltaik silikon multi-unit dapat digunakan untuk merasakan cahaya dalam aplikasi seperti membaca kartu berlubang di industri pemrosesan data
• Emas – sel germanium yang didoping dengan karakteristik respons spektral terkontrol dapat digunakan sebagai detektor inframerah.

Anda juga dapat membaca:

• PV:Jenis-Jenis Panel Surya dan Mana Panel PV terbaik
• Diagram Pemasangan &Pengkabelan Panel Surya
• Persyaratan Umum Untuk Pemasangan Sistem Panel Surya
• Koneksi Seri Panel Surya dengan Sistem UPS Otomatis
• Berapa Watt Panel Surya yang Kita Butuhkan untuk Peralatan Listrik Rumah Kita?
• Panduan Lengkap Pemasangan Panel Surya. Prosedur Langkah demi Langkah dengan Perhitungan

Masukkan Email Anda untuk Update Terbaru seperti di atas!