Cara kerja panel surya adalah dengan mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dan panas. Dengan begitu manusia tidak perlu lagi bergantung pada sumber daya berbahan dasar fosil untuk menghasilkan listrik.
Seiring perkembangannya, penggunaan panel surya kini tidak hanya berfokus pada upaya menekan emisi karbon, tetapi juga mampu memberikan manfaat panel surya berupa penghematan biaya listrik.
Lalu, bagaimana sebenarnya cara kerja panel surya? Untuk menjawabnya, mari kita pahami lebih dalam proses kerja panel surya dan bagaimana perubahan energi matahari dapat diubah menjadi listrik siap pakai.
Cara kerja panel surya
Berikut tahapan bagaimana panel surya bekerja, mulai dari sinar matahari sampai listrik siap pakai:
- Penyerapan cahaya matahari
Panel surya terdiri dari sel‐sel fotovoltaik (PV) yang terbuat dari material semikonduktor, biasanya silikon. Saat sinar matahari (foton) mengenai permukaan panel, foton tersebut diserap oleh semikonduktor. - Pemecahan elektron dari atom semikonduktor
Energi dari foton yang diserap memberikan cukup energi kepada elektron di dalam atom semikonduktor untuk “terlepas” dari ikatan atom atau berpindah tempat. Ini menyebabkan munculnya elektron bebas. - Pembentukan medan listrik internal
Sel PV memiliki dua lapisan semikonduktor – satu yang didoping (ditambahkan impurity) untuk menjadi lapisan negatif (n-type) dan satu yang menjadi lapisan positif (p-type). Pada antarmuka antara kedua lapisan muncul medan listrik internal yang menyebabkan elektron bebas terdorong ke satu arah, menciptakan arus listrik. - Keluaran arus searah (DC)
Elektron‐elektron yang bergerak melalui material semikonduktor akan mengalir melalui kabel menuju rangkaian luar sebagai arus searah (DC). - Konversi ke arus bolak-balik (AC) menggunakan inverter
Karena mayoritas peralatan listrik rumah tangga dan jaringan listrik menggunakan arus bolak-balik (AC), maka arus DC dari panel surya dikonversi menjadi AC oleh perangkat yang disebut inverter. - Distribusi listrik atau penyimpanan
Setelah menjadi AC, listrik bisa langsung digunakan untuk keperluan rumah, gedung, atau dialirkan ke jaringan listrik jika sistem terhubung ke grid (on-grid). Bila terdapat kelebihan produksi, bisa disimpan dalam baterai agar bisa digunakan saat malam atau cuaca mendung. - Pemanfaatan listrik dan panas
Selain listrik, sebagian sistem panel surya juga menghasilkan panas (terutama pada sistem solar thermal atau ada efisiensi termal dari panel itu sendiri), misalnya untuk pemanasan air. Tapi dalam sistem PV fokus utama adalah listrik.
Perubahan energi yang terjadi pada panel surya
Pada dasarnya, perubahan energi pada panel surya terjadi secara bertahap. Pertama, sinar matahari yang membawa foton jatuh ke permukaan panel dan diserap oleh material semikonduktor. Proses ini membuat elektron dalam atom semikonduktor mendapatkan energi lebih, sehingga bisa terlepas dan bergerak bebas. Inilah awal terjadinya efek fotovoltaik yang menjadi dasar kerja panel surya.
Setelah elektron terlepas, lapisan semikonduktor yang sudah diproses khusus (p-type dan n-type)menciptakan medan listrik internal. Medan ini berfungsi untuk memisahkan muatan, sehingga elektron terdorong ke satu arah, sementara muatan positif (lubang) ke arah berlawanan. Dari sinilah arus listrik mulai terbentuk.
Aliran elektron yang bergerak ini menghasilkan listrik dalam bentuk arus searah (DC). Namun, karena kebanyakan peralatan rumah tangga menggunakan arus bolak-balik (AC), listrik dari panel surya perlu melewati inverter. Inverter inilah yang mengubah DC menjadi AC agar bisa digunakan untuk menyalakan lampu, televisi, kulkas, hingga dialirkan ke jaringan listrik umum.
Jika listrik yang dihasilkan lebih banyak daripada kebutuhan, energi tersebut bisa disimpan di dalam baterai. Dengan begitu, pengguna tetap bisa mendapatkan pasokan listrik saat malam hari atau ketika matahari tertutup awan. Sebagian energi matahariyangtidak berhasil dikonversi menjadi listrik akan berubah menjadi panas. Inilah sebabnya panel surya biasanya terasa hangat saat disentuh di siang hari.
Secara sederhana, panel surya mengubah energi cahaya menjadi listrik melalui proses penyerapan, pemisahan muatan, pembentukan arus, konversi, dan distribusi. Sementara itu, energi panas hadir sebagai efek samping alami dari radiasi matahari yang tidak seluruhnya berubah menjadi listrik.
Dengan memahami bagaimana perubahan energi tersebut terjadi, kita bisa lebih menghargai teknologi panel surya dan bagaimana potensi besar yang dimilikinya untuk masa depan energi berkelanjutan.
Cek berita, artikel, dan konten yang lain di Google News
