Modul surya

Modul surya adalah kumpulan sel surya yang disusun menjadi satu rangkaian listrik. Susunan sel surya di dalam modul surya dapat berbentuk rangkaian seri maupun rangkaian paralel. Modul surya merupakan bagian dari teknologi fotovoltaik. Tujuan pembuatan modul surya ialah untuk memperoleh daya listrik dan tegangan listrik dengan nilai tertentu. Modul surya umumnya bekerja pada nilai tegangan listrik yaitu 12 Volt atau 24 Volt. Pada tiap panel surya, daya listrik yang dihasilkan oleh modul surya berkisar antara 10–300 Watt.

Cara kerja 
Modul surya terbuat dari bahan semikonduktor. Jenis bahan yang umum digunakan dalam pembuatannya ialah silikon, galium arsenida, dan kadmium telurida. Semua jenis bahan ini memiliki kemampuan untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik secara langsung. Sel surya di dalam modul surya akan menyerap sinar matahari sehingga terbentuk kondisi elekktron bebas dan lubang-lubang yang terhubung dalam kondisi positif dan negatif. Ketika beban listrik dengan jenis arus searah dihubungkan ke panel surya, maka pengaliran arus listrik akan terjadi.

Proses produksi modul surya dilakukan di industri tenaga surya dengan menggunakan teknologi canggih yang menyediakan rantai pasok berkelanjutan. Jenis teknologi yang digunakan meliputi ponsel cerdas, Internet untuk Segala, dan teknik otomasi. Penggunaan teknologi tersebut memberikan penambahan nilai pada produk dan pengurangan limbah hasi manufaktur.

Konstruksi 
Satu modul surya umumnya memiliki sebanyak 28–32 sel surya. Susunan sel surya ini membentuk rangkaian seri. Tegangan listrik yang dihasilkan merupakan tegangan listrik dengan jenis arus searah. Nilai tegangan listrik yang menjadi standar pada satu modul surya adalah 12 Volt pada kondisi penyinaran standar. Kondisi standar ini ditentukan oleh nilai massa udara, yaitu 1,5. Pada pembangkit listrik tenaga surya, modul surya disusun menjadi rangkaian gabungan antara seri dan paralel. Pembuatan rangkaian gabungan ini bertujuan untuk mengatur daya listrik dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh modul surya, sehingga sesuai dengan kebutuhan pencatu daya dan tegangan kerja pada beban listrik. 

Nilai arus listrik yang sesuai dengan kebutuhan beban listrik dapat diatur melalui hubungan rangkaian paralel. Masing-masing kutub yang memiliki sifat yang sama dihubungkan satu sama lain, sehingga arus listrik yang lebih besar dapat diperoleh. Sedangkan nilai tegangan listrik yang sesuai dengan kebutuhan dapat diperoleh melalui hubungan rangkaian seri. Kutub positif dan kutub negatif dihubungkan pada beban listrik. Kondisi ini menghasilkan nilai arus listrik yang sama pada tiap beban listrik, tetapi nilai tegangan listrik terbagi di antara beban-beban listrik yang terpasang. Sementara itu, sistem pembangkit listrik tenaga surya umumnya menggunakan rangkaian seri-paralel sehingga nilai tegangan listrik dan nilai arus listrik dapat ditetapkan secara bersama-sama.

Kinerja 
Modul surya memiliki kinerja yang dapat digambarkan melalui kurva arus listrik terhadap tegangan listrik. Nilai arus listrik maksimum diperoleh ketika hambatan listrik ditiadakan dan rangkaian listrik dalam kondisi hubung singkat. Pada kondisi ini, kutub negatif dan kutub positif saling bertemu secara langsung sehingga arus listrik merupakan arus hubung singkat. Nilai tegangan listrik pada kondisi ini sama dengan nol. Sedangkan nilai tegangan maksimum diperoleh ketika rangkaian listrik dalam keadaan terbuka. Pada kondisi ini, nilai hambatan listrik sangat besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir sama sekali. Kondisi ini menghasilkan tegangan listrik terbuka dengan nilai arus listrik sama dengan nol.

Arus listrik pada modul surya dinyatakan dalam satuan Ampere, sedangkan tegangan listrik dinyatakan dalam satuan Volt. Pengalian nilai dari kedua satuan ini kemudian menghasilkan nilai daya listrik dari daya listrik pada modul surya. Satuan daya listrik yang digunakan ialah Watt. Daya listrik yang dihasilkan pada kondisi arus hubung singkat sama dengan nol, karena nilai tegangan listrik juga sama dengan nol. Pada kondisi yang sama, kondisi tegangan listrik terbuka juga menghasilkan daya listrik yang sama dengan nol karena nilai arus listrik sama dengan nol.

Pembuatan gambar kurva arus listrik terhadap tegangan listrik pada modul surya ditentukan oleh kondisi intensitas cahaya dan suhu modul surya. Kedua faktor ini menjadi penentu bagi daya listrik yang dihasilkan oleh modul surya. Semakin besar intensitas cahaya yang mengenai modul surya, maka daya listrik yang dihasilkan semakin besar pula. Kondisi ini merupakan hasil dari perbandingan lurus antara intensitas cahaya dengan arus listrik. Sebaliknya, suhu modul surya memiliki perbandingan yang terbalik dengan tegangan listrik. Peningkatan suhu pada modul surya berarti pengurangan nilai tegangan listrik sekaligus pengurangan nilai daya listrik yang dihasilkan oleh modul surya. Kurva arus listrik terhadap tegangan listrik ppada modul surya menggunaka standar intensitas cahaya sebesar 1000 W/m2 dengan suhu standar yaitu 25 oCelsius.

Efisiensi 
Tingkat efisiensi dari transformasi energi oleh modul surya ditentukan oleh tegangan listrik pada rangkaian listrik terbuka dan arus listrik pada kondisi hubung singkat. Selain itu, efisiensi juga ditentukan oleh jumlah arus listrik yang mengalir pada rangkaian listrik, dan bentuk modul surya. Pada umumnya, tingkat efisiensi energi dari modul surya memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan dengan sel surya. Perbedaan nilai efisiensinya berkisar antara 2–3%. 

Indikasi umum pada modul surya ialah memiliki sel surya yang masing-masing dapat menghasilkan tegangan listrik sebesar 0,5 Volt. Sel-sel tersebut terpasang pada modul surya dan modul surya terpasang pada panel surya. Efisiensi energi listrik yang dihasilkan hanya sekitar 15%. Rata-rata daya listrik yang dihasilkan oleh sel surya berukuran 1 m2 hanya sebesar 75 Watt dengan keseluruhan jumlah energi surya sebanyak 500 W/m2.

Kegunaan 
Modul surya digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan teknologi fotovoltaik. Bahan dasar yang digunakan untuk membuat modul surya ialah semikonduktor. Komponen semikonduktor ini memiliki kemampuan untuk mengubah energi surya menjadi energi listrik. Proses transformasi energi dari energi surya menjadi energi listrik diawali oleh tumbukan energi surya di dalam modul surya. Tumbukan ini kemudian menyebabkan terjadinya pelepasan elektron. Jumlah energi kinetik yang mendukung pelepasan elektron ditentukan oleh intensitas cahaya. Peningkatan energi kinetik terjadi pada siang hari.

Jenis sistem

Sistem berdiri sendiri 
Sistem berdiri sendiri dibuat dari susunan modul surya tunggal atau beberapa modul surya yang membentuk panel surya untuk memperoleh daya listrik sesuai dengan kebutuhan. Tegangan listrik yang bekerja pada tiap modul surya sebesar 12 Volt. Daya listrik yang dihasilkan berkisar antara 50–100 Watt. Sistem berdiri sendiri umumnya digunakan untuk mengisi baterai listrik pada siang hari. Pada malam hari, baterai tersebut baru digunakan untuk menggantikan ketidaktersediaan energi surya. Sistem berdiri sendiri juga dapat dihubungkan dengan perangkat lain sehingga membentuk sistem hibrid. Perangkat yang dihubungkan dapat berupa generator listrik yang menggunakan bahan bakar minyak atau tenaga angin dan baterai. Penerapan sistem berdiri sendiri ini pada daerah terpencil yang tidak memiliki sumber daya listrik untuk pencahayaan listrik dan operasi peralatan listrik.

Referensi

Catatan kaki

Daftar pustaka 

 

Fotovoltaik
Energi terbarukan
Perangkat bertenaga surya