Panel Surya Solar Cell Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Perbedaan utama dari solar cell panel adalah bahan produksi dari solar cells panel. Bahan solar cells panel yang paling umum adalah crystalline silicon. Bahan crystalline dapat terdiri dari single crystal, mono or single-crystalline, dan poly atau multi-crystalline. Selain itu solar cells panel ada yang terbuat dari lapisan tipis amorphous silicon. Sel Crystalline silicon mempunyai 2 tipe yang hampir serupa, meskipun sel single crystalline lebih efisien dibandingkan dengan poly-crystalline karena poly-crystalline merupakan ikatan antara sel-sel. Keunggulan dari amorphous silicon adalah harga yang terjangkau tetapi tidak se efisien crystalline silicon solar cells.

Mengenal Performansi Solar Cell Panel

Total pengeluaran listrik (wattage) dari solar cells panel adalah sebanding dengan voltase/ tegangan operasi dikalikan dengan arus operasi saat ini. Solar cells panel dapat menghasilkan arus dari voltase yang berbeda-beda. Hal ini berbeda dengan baterai, yang menghasilkan arus dari voltase yang relatif konstan.

Karakteristik output dari solar cells panel dapat dilihat dari kurva performansi, disebut I-V curve. I-V curse menunjukkan hubungan antara arus dan voltase.

Kurva I-v terdiri dari 3 hal yang penting:

1. Maximum Power Point (Vmp dan Imp)
2. Open Circuit Voltage (Voc)
3. Short Circuit Current (Isc)

Maximum Power Point (Vmp&Imp)

Pada kurva I-V, Maximum Power Point Vmp dan Imp, adalah titik operasi, dimana maksimum pengeluaran/ output yang dihasilkan oleh solar cells panel saat kondisi operasional. Dengan kata lain, Vmp dan Imp dapat diukur pada saat solar cells panel diberi beban pada 25 derajat Celcius dan radiasi 1000 watt per meter persegi. Pada kurva di atas voltase 17 volts adalah Vmp, dan Imp adalah 2,5 ampere. Jumlah watt pada batas maksimum ditentukan dengan mengalikan Vmp dan Imp, maksimum jumlah watt pada STC adalah 43 watt.

Output berkurang sebagaimana voltase menurun. Arus dan daya output dari kebanyakan modul solar cells panel menurun sebagaimana tegangan/ voltase meningkat melebih maximum power point.

Open Circuit Voltage (Voc)

Open Circuit Voltage Voc, adalah kapasitas tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus (current). Pada kurva I-V, Voc adalah 21 volt. Daya pada saat Voc adalah 0 watt.
Voc solar cells panel dapat diukur dilapangan dalam berbagai macam keadaan. Saat membeli modul, sangat direkomendasikan untuk menguji voltase untuk mengetahui apakah cocok dengan sepisifikasi pabrik. Saat menguji voltase dengan multimeter digital dari terminal positif ke terminal negatif. Open Circuit Voltage (Voc) dapat diukur pada pagi hari dan sore hari.

Short Circuit Current (Isc)

Short Circuit Current Isc, adalah maksimum output arus dari solar cells panel yang dapat dikeluarkan (output) di bawah kondisi dengan tidak ada resistansi atau short circuit. Pada kurva I-V diatas menunjukkan perkiraan arus 2,65 Ampere. Daya pada Isc adalah 0 watt.

Short circuit current dapat diukur hanya pada saat membuat koneksi langsung terminal positif dan negatif dari modul solar cells panel.

Label Spesifikasi Solar Cell Panel

Semua nilai ditemukan pada kurva I-V digunakan untuk menciptakan label yang spesifik untuk setiap modul solar cells panel. Semua model ditera di bawah standar kondisi tes. Label Spesifikasi dapat ditemukan di bagian belakang dari module solar cells panel:
Electrical rating at 1.000 Watt/m2
AM 1.5, Temperature Cell 25 degree Celcius
Max. Power: 43 W
Voc: 21.4 V
Vmp: 17.3 V
Isc: 2.65 A
Imp: 2.5 A

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Solar Cells Panel

1. Bahan pembuat solar cells panel
2. Resistansi beban
3. Intensitas cahaya matahari
4. Suhu/ temperatur solar cells panel
5. Bayangan/ shading.

Resistansi Beban

Tegangan baterai adalah tegangan operasi dari solar cell panel module, apabila baterai dihubungkan langsung dengan solar cell panel modul. Sebagai contoh, umumnya baterai 12 Volt, voltase/ tegangan baterai biasanya antara 11.5 sampai 15 Volts. Untuk dapat mencharge baterai, solar cell panel harus beroperasi pada voltase yang lebih tinggi daripada voltase baterai bank.

Effisiensi paling tinggi adalah saat solar panel cell beroperasi dekat pada maximum power point. Pada contoh di atas, tegangan baterai harus mendekati tegangan Vmp. Apabila tegangan baterai menurun di bawah Vmp, ataupun meningkat di atas Vmp, maka effisiensi nya berkurang.

Intensitas Cahaya Matahari

Suhu solar cell panel

Sebagaimana suhu solar cell panel meningkat diatas standar suhu normal 25 derajat Celcius, efisiensi solar cell panel modul effisiensi dan tegangan akan berkurang. Gambar di bawah ini mengilustrasikan bahwa, sebagaimana, suhu sel meningkat diatas 25 derajat Celcius (suhu solar cell panel module, bukan suhu udara), bentuk kurva I-V tetap sama, tetapi bergeser ke kiri sesuai dengan kenaikan suhu solar cell panel, menghasilkan tegangan dan daya yang lebih kecil. Panas dalam kasus ini, adalah hambatan listrik untuk aliran elektron.

Untuk itu aliran udara di sekeliling solar cell panel module sangat penting untuk menghilangkan panas yang menyebabkan suhu solar cell panel yang tinggi.

Shading/ Teduh/ Bayangan

Solar cell panel, terdiri dari beberapa silikon yang diserikan untuk menghasilkan daya yang diinginkan. Satu silikon menghasilkan 0.46 Volt, untuk membentuk solar cell panel 12 Volt, 36 silikon diserikan, hasilnya adalah 0.46 Volt x 36 = 16.56.

Shading adalah dimana salah satu atau lebih sel silikon dari solar cell panel tertutup dari sinar matahari. Shading akan mengurangan pengeluaran daya dari solar cell panel. Beberapa jenis solar cell panel module sangat terpengaruh oleh shading dibandingkan yang lain. Tabel di bawah ini menunjukkan efek yang sangat ekstrim pengaruh shading pada satu sel dari modul panel surya single crystalline yang tidak memiliki internal bypass diodes. Untuk mengatasi hal tersebut solar cell panel dipasang bypass diode, bypass diode untuk arus mengalir ke satu arah, mencegah arus ke silikon yang kena bayangan.

* data diambil dari buku Photovoltaics Design and Installation Manual

Hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan adalah agar solar cell panel tidak terhalang/ shading.