Bagaimana Cara Kerja Panel Surya? Kendala & Kelemahannya

Apakah pada kalkulator bertenaga surya atau stasiun ruang angkasa internasional, panel surya (solar panel) yang digunakan menghasilkan listrik menggunakan prinsip yang relatif sama.
Elemen dasar panel surya adalah unsur yang juga digunakan untuk menciptakan revolusi komputer yaitu silikon murni.
Ketika dilucuti dari semua pengotor, silikon menjadi sebuah platform netral yang ideal untuk transmisi elektron.
Atom silikon memiliki tempat untuk delapan elektron dalam kulit terluarnya, tetapi hanya membawa empat elektron dalam keadaan alami.
Ini berarti terdapat tempat bagi empat elektron lagi. Jika salah satu atom silikon kontak dengan atom silikon lain, masing-masing atom akan menerima empat elektron dari atom lain.
Kondisi ini akan menciptakan ikatan yang kuat, tetapi tidak ada muatan positif atau negatif karena delapan elektron memenuhi kebutuhan atom silikon yang berikatan.
Atom silikon dapat saling terikat dalam waktu lama untuk menghasilkan lempeng besar silikon murni yang antara lain digunakan sebagai bahan panel surya.
Dua lempeng silikon murni tidak akan menghasilkan listrik karena tidak memiliki muatan positif atau negatif.
Panel surya dibuat dengan menggabungkan silikon dengan unsur-unsur lain yang memiliki muatan positif atau negatif.
Fosfor, misalnya, memiliki lima elektron yang bisa ditawarkan ke atom lain. Jika digabungkan secara kimia, silikon dan fosfor akan menghasilkan delapan elektron stabil dengan masih memiliki satu elektron bebas.
Elektron bebas ini tidak bisa pergi karena terikat pada atom fosfor, namun tidak diperlukan oleh silikon. Oleh karena itu, lempeng silikon-fosfor ini lantas bermuatan negatif.
Namun, agar listrik mengalir, muatan positif juga harus tersedia. Hal ini dicapai dengan menggabungkan silikon dengan unsur seperti boron, yang hanya memiliki tiga elektron untuk ditawarkan.
Sebuah lempeng paduan silikon-boron masih memiliki satu tempat tersisa untuk elektron lain. Ini berarti lempeng tersebut memiliki muatan positif.
Dua lempeng negatif dan positif diatas diletakkan berdekatan dalam panel surya, dengan kabel konduktif menghubungkan antar panel surya.
Lantas apa peran matahari? Sinar matahari memiliki banyak partikel energi yang berbeda, dengan salah satunya disebut foton.
Pada panel surya, foton bertindak seperti palu. Ketika pelat negatif sel surya ditempatkan pada sudut yang tepat terhadap matahari, foton akan membombardir atom silikon-fosfor.
Akhirnya, elektron ke-9 pada pelat silikon-fosfor menjadi bebas. Elektron bebas ini lantas ditarik oleh pelat silikon-boron untuk mengisi satu tempat kosong yang mereka miliki.
Seiring foton memutus lebih banyak elektron, listrik lantas dihasilkan. Listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya mungkin tidak mengesankan, tetapi ketika banyak panel surya saling dihubungkan, listrik yang dihasilkannya cukup untuk menghidupkan motor atau peralatan elektronik lainnya.
Salah satu kendala utama panel surya adalah hanya sejumlah kecil listrik yang bisa dihasilkan dibandingkan dengan ukurannya.
Kalkulator mungkin hanya memerlukan sel surya tunggal, tetapi mobil bertenaga surya akan membutuhkan beberapa ribu.
Jika sudut panel surya berubah sedikit saja, efisiensi bisa turun hingga 50 persen.
Sebenarnya, sebagian daya dari panel surya dapat disimpan dalam baterai, tetapi biasanya tidak banyak kelebihan daya yang tersisa.
Selain menyediakan foton, sinar matahari juga memancarkan sinar ultraviolet dan gelombang inframerah yang bisa merusak panel surya.
Panel surya yang terpapar cuaca juga akan mengalami penurunan kinerja dan bisa mempengaruhi efisiensi.