Membuat Sel Surya Dasar: Panduan Langkah demi Langkah Teknologi Fotovoltaik

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

Pendahuluan tentang Sel Surya atau Sel Fotovoltaik

Sebuah sel surya (atau Sel Fotovoltaik) adalah perangkat yang menghasilkan arus listrik baik dengan reaksi kimia atau dengan mengubah cahaya menjadi arus listrik ketika terkena sinar matahari. Untuk tujuan artikel ini, perhatian akan diberikan pada sel surya saja.

Baca juga Jenis Sel Surya dan Panel Fotovoltaik

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

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. Jadi kita dapat mengatakan bahwa sel surya adalah perangkat junc­si semikonduktor yang mengubah radiasi elektromagnetik yang sampai ke kita dari matahari menjadi energi listrik. Seperti yang telah disebutkan di atas, arus yang dihasilkan adalah DC.

Prinsip Operasi Dasar Sel Fotovoltaik / Surya

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

Lubang ini berfungsi sebagai pembawa muatan positif sementara elektron berfungsi sebagai pembawa muatan negatif. Jangan bingung, elektron atau lubang tidak menyusun muatan listrik. Mereka hanya membawa muatan. Dengan demikian radiasi EM diubah menjadi energi listrik. Sel surya terbuat pada dasarnya 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 digunakan secara luas dalam produksi sel surya adalah semikonduktor.

Jenis Semikonduktor

Kami memiliki dua jenis semikonduktor yaitu semikonduktor intrinsik dan eksstrinsik.

Semikonduktor Intrinsik:

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

Semikonduktor Eksstrinsik:

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

• Semikonduktor Tipe P

  Jenis semikonduktor ini terbentuk ketika silikon, selenium atau germanium di-dop dengan elemen trivalen (elemen dengan tiga elektron valensi) seperti bor. Lubang (pembawa muatan positif) adalah pembawa muatan utama dalam jenis semikonduktor ini.

• Semikonduktor Tipe N

  Elektron adalah pembawa muatan utama dalam jenis semikonduktor ini. Mereka membawa muatan negatif. Mereka terbentuk ketika silikon atau semikonduktor lain di-dop dengan elemen pentavalen (elemen dengan lima elektron valensi di cangkang luar).

• Semikonduktor Tipe PN

  Ketika semikonduktor tipe P dan N digabungkan dengan melelehkan mereka I.e. menyubapkan permukaan yang bersentuhan ke suhu tinggi (tidak melelehkan sepenuhnya sehingga mereka membentuk satu entitas), sebuah batas atau junc­si terbentuk di antara mereka yang berurutan 10^-3mm. Junc­si yang terbentuk ini disebut junc­si PN. Konsentrasi lubang yang tinggi di satu sisi junc­si dan konsentrasi elektron yang tinggi di sisi lain menyebabkan kedua pembawa muatan menyebar masing-masing ke sisi lain junc­si.

Cara Membuat Sel Fotovoltaik / Surya Sederhana?

Silikon dan selenium adalah semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam produksi sel surya. Galium, arsenida, indium arsenida dan sulfida kadmium dll. digunakan juga namun silikon dan selenium adalah yang paling banyak digunakan.

Mengetahui bahwa bahan semikonduktor seperti silikon dan selenium dapat cukup mahal, kita akan membahas cara membuat sel surya menggunakan bahan seperti silikon dan juga cara membuat sel surya menggunakan bahan murah yang dapat didapat di sekitar kita.

Perhatikan bahwa penggunaan bahan murah tidak akan menghasilkan output daya yang setara dengan jika Anda menggunakan silikon atau selenium dan kedua, semakin luas permukaan bahan yang terkena radiasi EM, semakin banyak energi yang dihasilkan.

Konstruksi Sel Surya Menggunakan Semikonduktor Silikon

Seperti yang telah dikatakan sebelumnya, permukaan adalah bahan tipe P. Bahan tipe P harus tipis sehingga energi cahaya (radiasi EM) dapat menembus junc­si dan mencapai bahan tipe N untuk memungkinkan difusi elektron dan lubang.

Cincin kuningan nikel di sekitar bahan tipe P berfungsi sebagai klem output positif sementara pelapis di bagian bawah bahan tipe N berfungsi sebagai klem output negatif.

Cara Membuat Sel Surya Sederhana? (Langkah demi Langkah)

Sekarang Anda tahu cara sel surya dihasilkan menggunakan silikon, mari kita lihat bagaimana kita dapat menghasilkan sel fotovoltaik menggunakan bahan yang berbeda. Alih-alih menggunakan oksida cuprous, kita akan menggunakan bahan yang berbeda. Bahan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut;

• Piring kaca (tutup slide mikroskop misalnya)
• Air deionisasi
• Multimeter
• Tape transparan
• Mangkok dangkal
• Pemanas listrik (1100W jika memungkinkan)
• Larutan dioksida titan
• Karbon (pensil grafit atau pelumas grafit)
• Larutan iodida
• Klips pembalik
• Klips krokodil

Dalam pekerjaan terakhir kami, bahan tipe P menghadap matahari dan lebih konduktif dibandingkan bahan tipe N. Kaca adalah semikonduktor dengan konduktivitas parsial. Agar salah satu piring kaca bertindak sebagai bahan tipe P sementara yang lain bahan tipe N, Anda harus memperlakukannya dengan kimia sehingga pada akhirnya, salah satunya akan lebih konduktif daripada yang lain. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

1. Bersihkan permukaan kedua piring kaca secara menyeluruh dengan etanol. Jangan menyentuh permukaan piring kaca dengan tangan Anda setelah membersihkan.
2. Gunakan milimeter, uji seberapa konduktif permukaan piring dan perhatikan permukaan paling konduktif dari masing-masing piring. Tempatkan piring samping samping dengan permukaan konduktif salah satu piring menghadap ke bawah sementara permukaan konduktif lainnya menghadap ke atas.
3. Setelah langkah 2, terapkan tape transparan untuk memegang piring kaca bersama-sama. Tape harus diterapkan di salah satu sisi panjang piring. Tape harus tumpang tindih 1mm atau lebih dari tepi. Juga tempatkan tape di luar piring kaca yang menghadap ke atas4mm – 5mm.
4. Terapkan titik-titik larutan dioksida titan secara merata ke permukaan piring kaca dan sebar larutan secara merata. Biarkan larutan menutupi permukaan konduktif yang menghadap ke bawah.
5. Selesai dengan aplikasi dioksida titan, buka tape yang memegang piring bersama-sama.
6. Tempatkan permukaan konduktif yang menghadap ke atas pada pemanas listrik selama malam hari untuk membakar dioksida titan pada piring. Bersihkan dioksida titan yang ada pada permukaan konduktif yang menghadap ke bawah dan tempatkan di tempat yang bersih.
7. Dapatkan mangkok dangkal dan isi dengan pewarna yang dibuat dengan jus blackberry, raspberry atau delima dll. Rendam piring yang dilapisi dioksida titan yang menghadap ke bawah setidaknya 10 menit.
8. Bersihkan piring lain dengan etanol sementara piring dioksida titan direndam dalam pewarna. Uji konduktivitas permukaannya setelah membersihkan. Tandai sisi yang tidak menghantarkan arus listrik sebagai positif. Terapkan pelumas grafit atau pensil grafit di sisi konduktif dan tutupi seluruh permukaan.
9. Ambil piring yang dilapisi dioksida titan dari pewarna. Bilas terlebih dahulu dengan air deionisasi kemudian dengan etanol. Usap etanol pada piring dengan tisu bersih.
10. Susun kedua piring bersama-sama sehingga lapisannya menyentuh satu sama lain dengan piring sedikit terpisah. Pegang piring dengan bantuan klips pembalik. Mereka harus dibuat terpisah karena tepi akan berfungsi sebagai klem.
11. Terapkan titik larutan iodida pada lapisan yang terkena sinar matahari. Biarkan lapisan direndam dalam larutan sepenuhnya. Intinya larutan iodida adalah untuk membantu elektron mengalir dari piring yang dilapisi dioksida titan ke piring yang dilapisi karbon ketika terkena radiasi EM. Jika larutan iodida berlebihan, usap larutan pada permukaan yang akan terkena sinar matahari.
12. Pasang klips krokodil atau klips krokodil pada bagian lapisan yang dilapisi di kedua sisi sel. Satu klips dilekatkan pada permukaan yang dilapisi grafit yang berfungsi sebagai aboda sementara klips krokodil dilekatkan pada permukaan yang dilapisi dioksida titan. Ini tentu adalah katoda. Sambungkan kawat konduktif ke klips dan tempatkan dalam posisi yang cahaya akan jatuh pada permukaan piring. Sel surya Anda sekarang siap digunakan. Anda dapat menguji jumlah tegangan dan arus yang dihasilkan sel surya menggunakan multimeter. Tentu saja, tegangan tidak cukup untuk mengisi daya ponsel Anda, namun Anda dapat membuat rangkaian sel surya ini untuk melakukannya!.

Keuntungan Menggunakan Sel Surya

Berikut adalah keuntungan menggunakan sel surya:

• Tidak menghasilkan kebisingan
• Tidak membutuhkan bahan bakar untuk menyalakannya
• Daya penggeraknya gratis secara alami
• Memerlukan pemeliharaan yang sedikit

Kerugian Menggunakan Sel Surya

Kerugian menggunakan sel surya adalah

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

Aplikasi & Penggunaan Sel Surya

Sel surya memiliki banyak aplikasi meskipun kerugiannya adalah sebagai berikut:

• Kelompok sel surya yang terhubung seri – paralel dapat digunakan sebagai pengisi daya baterai
• Mereka digunakan secara luas sebagai sumber daya untuk satelit
• Perangkat fotovoltaik silikon multi-unit dapat digunakan untuk merasakan cahaya dalam aplikasi seperti membaca kartu dicetak di industri pemrosesan data
• Sel germanium dot emas dengan karakteristik respons spektral yang dikontrol dapat digunakan sebagai detektor inframerah.

Anda juga dapat membaca:

• PV: Jenis Panel Surya dan Mana yang Terbaik Panel PV
• Kabeling & Diagram Instalasi Panel Surya
• Persyaratan Umum untuk Instalasi Sistem Panel Surya
• Koneksi Seri Panel Surya dengan Sistem UPS Otomatis
• Berapa Watt Panel Surya yang Kita Butuhkan untuk Alat Listrik Rumah Tangga Kami?
• Panduan Lengkap tentang Instalasi Panel Surya. Prosedur Langkah demi Langkah dengan Perhitungan

Masukkan Email Anda untuk Pembaruan Terbaru seperti di atas!