Dipublikasikan: 25 Juli 2025
1. Prinsip kerja sel surya
Sel surya bekerja dengan memanfaatkan bahan semikonduktor, yaitu material yang dapat menghantarkan listrik dalam kondisi tertentu. Dalam sebuah sel surya, terdapat dua jenis semikonduktor utama: tipe-P dan tipe-N.
Semikonduktor tipe-P dibentuk dengan menambahkan unsur seperti boron yang memiliki tiga elektron valensi, menciptakan “lubang” bermuatan positif. Sebaliknya, tipe-N terbentuk dari penambahan unsur seperti fosfor yang memiliki lima elektron valensi, menghasilkan kelebihan elektron bebas. Jika keduanya digabungkan, elektron dari sisi tipe-N akan bergerak menuju sisi tipe-P untuk mengisi kekosongan muatan.
Dari proses tersebut, terbentuklah daerah transisi di sekitar perbatasan pertemuan, yang dikenal sebagai daerah deplesi (depletion region) atau daerah penipisan. Pada wilayah ini, tidak terdapat pembawa muatan bebas, dan medan listrik internal mulai muncul — menjadi kunci utama dalam konversi energi cahaya menjadi energi listrik pada sel surya.
Gambar 1. Struktur P-N junction pada sel surya
Ketika cahaya matahari mengenai permukaan sel surya, foton—yakni partikel cahaya yang membawa energi—akan menabrak dan melepaskan elektron di daerah perbatasan semikonduktor. Jika energinya cukup, foton dapat membebaskan elektron dari ikatan atom di sekitar persambungan P-N. Elektron bebas ini kemudian terdorong oleh medan listrik internal, bergerak dari sisi tipe-P menuju tipe-N, menciptakan arus listrik.
Apabila kedua sisi semikonduktor dihubungkan ke dalam sebuah rangkaian eksternal, elektron akan mengalir melalui rangkaian tersebut. Proses ini menghasilkan energi listrik yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, mulai dari penerangan hingga pengisian baterai atau pengoperasian peralatan elektronik.
Gambar 2. Pembangkitan listrik pada sel surya
2. Parameter Kinerja Sel Surya
A. Daya Maksimum (Maximum Power)
Daya maksimum adalah jumlah energi listrik tertinggi yang dapat dihasilkan oleh sel surya saat beroperasi dalam kondisi optimal, seperti intensitas cahaya matahari dan suhu lingkungan yang ideal. Parameter ini sangat penting untuk mengetahui kapasitas maksimum output energi listrik dari sebuah sel surya.
Daya maksimum biasanya dilambangkan dengan Pmp = Vmp x Imp.
Gambar 3. Kurva karakteristik sel surya
Semakin tinggi nilai daya maksimum, semakin besar pula potensi sel surya dalam menghasilkan listrik untuk keperluan energi.
B. Efisiensi Sel Surya (Solar Cell Efficiency)
Efisiensi sel surya menggambarkan persentase energi cahaya matahari yang berhasil dikonversi menjadi energi listrik. Semakin tinggi nilainya, semakin efektif sel surya dalam memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber energi.
Rumus untuk menghitung efisiensi sel surya adalah:
C. Performance Ratio
Merupakan rasio antara energi listrik aktual yang dihasilkan oleh sistem PV dengan energi teoritis maksimum berdasarkan jumlah radiasi matahari yang diterima. Nilai ini menunjukkan seberapa efisien sistem PV bekerja dalam kondisi nyata dibandingkan dengan kondisi ideal.
Rumus untuk menghitungnya adalah:
D. Fill Factor
Fill Factor menunjukkan seberapa baik sel surya menghasilkan daya maksimum dibandingkan dengan potensi teoritisnya. Nilai ini juga digunakan sebagai indikator kualitas manufaktur sebuah sel surya.
Gambar 4. Kurva fill factor
Dengan memahami cara kerja dan parameter kinerja sel surya, kita dapat menilai kualitas sel dan panel surya yang akan digunakan untuk instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di rumah, kantor, maupun lokasi lainnya.
PT Horizon Teknologi siap membantu Anda dalam proses perencanaan dan pemasangan sistem PLTS, termasuk pemilihan sel surya dan panel surya berkualitas tinggi untuk memastikan efisiensi dan keandalan sistem dalam jangka panjang.