Prinsip kerja solar PV

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Solar photovoltaic (solar PV) merupakan salah satu teknologi energi terbarukan yang sudah banyak diterapkan karena memiliki banyak keunggulan. Teknologi ini mengkonversikan energi yang terdapat pada radiasi matahari yang datang ke bumi menjadi energi listrik. Solar PV biasanya dijual di pasaran dalam bentuk PV modul yang terdiri dari beberapa solar cell yang tersusun secara seri dan paralel. Susuanan sejumlah solar cell ini dimaksudkan agar solar PV modul menghasilkan energi listrik yang cukup besar agar dapat dimanfaatkan. Untuk aplikasi yang membutuhkan daya sangat besar, sejumlah solar PV modul disusun sehingga manjadi solar PV array. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar 1.

Gambar 1. Solar cell, PV modul, dan PV array (sumber gambar: https://honestversion.com/)

Bagaimana solar cell dapat menghasilkan listrik?

Jenis solar PV yang paling banyak di pasaran adalah solar PV yang berbasis silikon, baik itu monocrystaline maupun polycrystaline. Solar PV jenis ini pada dasarnya adalah semikonduktor tipe n dan tipe p yang disambungkan sehingga terjadilah depletion layer. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar 2. Pada semikondukor tipe n, elektron yang bermuatan negatif menjadi mayoritas pembawa muatan (majority charge carrier). Di sisi lain pembawa muatan di semikonduktor tipe p ada hole yang bermuatan positif. Ketika kedua jenis semikonduktor ini disambungkan, secara alami elektron dan hole dapat saling tarik menarik, namun karena adanya depletion layer ini maka keduanya terhalang. 

Gambar 2. Sambungan semikonduktor tipe p dan tipe n

Saat solar cell terkena radiasi matahari, maka junlah elektron dan hole di masing-masing semikonduktor (p dan n) meningkat karena adanya peristiwa ekstasi. Pada semikonduktor tipe n,penambahan hole menjadi sangat signifikan karena awalnya hole hanya sedikit, sebaliknya penambahan elektron tidak signifikan karena awalnya elekton sudah banyak di sana. Begitu pula yang terjadi di semikonduktor tipe p, penambahan elektronnya menjadi signifikan. Dengan bertambahnya pembawa muatan minoritas inilah yang menyebabakan elektron dan hole dapat bertemu dikarenakan adanya drift, yaitu berpindahnya muatan karena adanya medan listrik. Dengan prinsip ini, cahaya matahari dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik.

Keyword: Renewable energy, solar PV, energi matahari, tenaga surya, prinsip kerja