Sel surya fotovoltaik adalah bahan semikonduktor yang direkayasa untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik. Anda dapat menganggap semikonduktor sebagai rak kosong di atas tempat sampah yang penuh dengan bola goyang -- di mana bola tersebut seperti elektron dalam semikonduktor. Bola di tempat sampah di bawah ini tidak bisa bergerak terlalu jauh, sehingga bahannya berkonduksi buruk. Tetapi jika bola melompat ke rak, bola itu dapat menggelinding dengan sangat mudah, sehingga bahan tersebut berubah menjadi konduktor yang baik. Ketika sinar matahari masuk ke semikonduktor, ia dapat mengangkat bola keluar dari tempat sampah dan meletakkannya di rak. Anda akan berpikir semakin banyak sinar matahari, semakin baik -- lebih banyak bola diletakkan di rak, lebih banyak arus dari sel surya. Tetapi lebih banyak sinar matahari juga dapat berarti suhu yang lebih tinggi -- dan suhu yang lebih tinggi umumnya mengurangi daya dari sel surya.
Semikonduktor
Ketika sinar matahari masuk ke sel surya, ia menambahkan energi ke elektron, tetapi elektron energik itu tidak berguna bagi siapa pun di sel surya -- mereka harus keluar. Jadi sel surya direkayasa sedemikian rupa sehingga raknya miring. Sebuah bola di rak dengan cepat menggelinding ke bawah. Jika Anda membuat tabung dari tepi bawah rak yang berkelok-kelok ke tempat sampah di bawah, maka bola akan mengalir keluar dari sel surya dan kembali. Kurang lebih itulah yang terjadi ketika kabel listrik dihubungkan ke sel surya -- elektron ditangkap oleh sinar matahari dan didorong ke dalam sirkuit.
Daya Dari Sel Surya
Dalam istilah kelistrikan, daya adalah tegangan dikalikan arus. Arus mengacu pada jumlah elektron yang didorong keluar dari sel surya, dan tegangan mengacu pada "dorongan" yang didapat setiap elektron. Memikirkan kembali ke tempat sampah dan rak, arus adalah jumlah bola yang diletakkan di rak setiap detik dan tegangan adalah seberapa tinggi rak.
Saat matahari semakin cerah. itu memberi energi pada lebih banyak elektron -- mengangkat lebih banyak bola ke rak -- tetapi rak tidak bertambah tinggi. Artinya, tegangan keluar dari sel surya tergantung pada bagaimana sel surya dibangun, sedangkan arus maksimum tergantung pada seberapa banyak sinar matahari yang diserapnya. Tegangan dan arus juga tergantung pada beberapa faktor lain. Salah satunya adalah suhu.
Efek Suhu
Suhu mengukur seberapa banyak benda bergerak. Dalam kasus semikonduktor, suhu mengukur seberapa banyak elektron bergerak dan seberapa banyak pemegang elektron tersebut bergerak. Sekali lagi memikirkan rak dan tempat sampah bola, ketika semikonduktor lebih panas, seolah-olah bola berputar dan memantul di tempat sampah dan rak di atas bergetar naik turun.
Dalam sel surya yang panas, bola sudah sedikit memantul, lebih mudah bagi sinar matahari untuk mengambilnya dan meletakkannya di rak. Karena rak bergetar ke atas dan ke bawah, bola juga lebih mudah masuk ke rak, tetapi karena tidak setinggi itu, bola tidak menggelinding dengan cepat. Artinya, ketika sel surya silikon menjadi lebih panas, ia menghasilkan lebih banyak arus tetapi lebih sedikit tegangan. Sayangnya, arusnya sedikit lebih banyak dan tegangannya jauh lebih sedikit, sehingga akibatnya daya berkurang.
Keluaran Panel Surya
Panel surya dibangun dari sejumlah sel surya yang dihubungkan bersama. Pabrikan yang berbeda membuat panel mereka secara berbeda, jadi Anda mungkin menemukan satu panel surya dengan 38 sel dan lainnya dengan 480 sel. Bahkan dengan perbedaan dalam pembuatan panel surya silikon, bahannya kurang lebih sama, sehingga efek suhunya juga hampir sama. Biasanya, output daya sel surya silikon turun sekitar 0,4 persen dengan setiap derajat Celcius (1,8 derajat Fahrenheit).
Suhu mengacu pada suhu material yang sebenarnya, dan bukan suhu udara, jadi pada hari yang cerah bukanlah hal yang aneh jika panel surya mencapai 45 derajat C (113 derajat F). Itu berarti panel dengan daya 200 watt pada 20 derajat C (68 derajat F) hanya akan mengeluarkan 180 watt.
