Mengenal Panel Surya: Sejarah, Manfaat, Jenis, dan Cara Kerjanya

Di era modern ini, teknologi panel surya telah menjadi sorotan utama dalam upaya kita untuk beralih ke sumber energi yang lebih bersih dan berkelanjutan. Panel surya, dengan kemampuan mengubah sinar matahari menjadi energi listrik, menawarkan solusi ramah lingkungan yang semakin banyak digunakan di seluruh dunia. 

Dalam artikel ini, Kelas Teknisi akan menjelajahi berbagai aspek menarik tentang panel surya, mulai dari pengertian, sejarah perkembangan teknologinya, contoh penggunaannya di kehidupan sehari-hari, hingga jenis-jenis panel surya yang tersedia di pasaran.

Selain itu, kita juga akan membahas manfaat besar yang bisa didapatkan dari penggunaan panel surya, desain dan instalasi yang tepat, serta cara merawat dan memeliharanya agar tetap berfungsi optimal. Yuk disimak pembahasan berikut ini.

Pengertian Panel Surya

Panel surya adalah perangkat teknologi yang berfungsi untuk mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Teknologi yang digunakan dalam panel surya dikenal dengan nama teknologi fotovoltaik (photovoltaic / PV), yang memanfaatkan radiasi matahari dan mengonversinya menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung disalurkan untuk penggunaan segera atau disimpan dalam baterai untuk digunakan kemudian.

Selain itu, energi listrik dari panel surya juga dapat dioptimalkan dengan menggunakan inverter yang mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC), sehingga dapat digunakan untuk berbagai perangkat elektronik. Penggunaan panel surya semakin populer sebagai solusi energi terbarukan yang ramah lingkungan dan efisien.

Sejarah Panel Surya

Matahari merupakan salah satu bintang raksasa di alam semesta yang memiliki potensi besar sebagai sumber energi yang tidak terbatas. Dengan perkembangan teknologi, energi matahari kini dapat dimanfaatkan sebagai alternatif sumber energi listrik yang sangat dibutuhkan oleh umat manusia. Teknologi panel surya memungkinkan energi matahari diubah menjadi energi listrik yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan.

Berdasarkan catatan sejarah, teknologi panel surya sudah ada sejak abad ke-19, tepatnya pada tahun 1839. Teknologi ini pertama kali dicetuskan oleh seorang ahli fisika asal Perancis bernama Alexandre Edmond Becquerel, yang menemukan prinsip dasar fotovoltaik.

Awalnya, teknologi fotovoltaik dikembangkan melalui percobaan yang melibatkan penyinaran dua elektroda dengan menggunakan selenium. Penyinaran ini menghasilkan sejumlah kecil energi listrik, membuktikan bahwa energi listrik dapat dihasilkan dari energi cahaya.

Pada tahun 1905, Albert Einstein memberikan kontribusi penting dengan penelitiannya tentang efek fotolistrik, yang memperdalam pemahaman tentang konversi cahaya menjadi listrik. Kemudian, pada tahun 1941, seorang peneliti bernama Russel Ohl berhasil mengembangkan teknologi panel surya lebih lanjut. Inovasinya ini dikenal sebagai teknologi sel surya (solar cell) yang penggunaannya terus berkembang hingga saat ini.

Dengan demikian, sejarah perkembangan panel surya menunjukkan bagaimana ilmu pengetahuan dan teknologi telah memungkinkan kita untuk memanfaatkan energi matahari sebagai sumber energi listrik yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.

Contoh Penggunaan Panel Surya

Penggunaan teknologi panel surya dapat dibagi menjadi tiga skala utama:

1. Skala Kecil untuk Perumahan

Panel surya dapat dimanfaatkan di tingkat rumah tangga sebagai alternatif sumber energi listrik yang berasal dari energi matahari. Penggunaan panel surya di rumah memungkinkan penyediaan listrik untuk kebutuhan sehari-hari, seperti menyalakan berbagai peralatan elektronik termasuk AC, mesin cuci, setrika, pemanas air, handphone, dan bahkan mobil listrik.

Panel surya tidak hanya memberikan kemandirian energi bagi rumah tangga, tetapi juga berkontribusi dalam pengurangan penggunaan listrik dari jaringan umum, yang pada akhirnya mengurangi tagihan listrik bulanan.

2. Skala Besar untuk Industri dan Komersial

Di sektor industri dan komersial, panel surya digunakan untuk mendukung operasional harian, baik untuk kebutuhan umum di gedung perkantoran maupun aktivitas produksi di pabrik.

Dengan semakin terjangkaunya teknologi panel surya, industri dapat merasakan manfaat ekonomis yang signifikan, seperti penghematan biaya listrik hingga 30% setiap bulannya.

Pemasangan panel surya di gedung perkantoran dan pabrik tidak hanya mengurangi biaya operasional, tetapi juga meningkatkan citra perusahaan sebagai organisasi yang peduli lingkungan.

3. Skala Besar untuk Utilitas

Panel surya juga dapat dipasang dalam skala besar untuk memenuhi kebutuhan listrik di tingkat nasional. Sebagai contoh, Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Cirata, yang digunakan oleh masyarakat di sekitar wilayah tersebut, menunjukkan bagaimana panel surya dapat memberikan kontribusi signifikan dalam suplai energi nasional.

Instalasi panel surya dalam skala besar memungkinkan distribusi energi yang stabil dan berkelanjutan, sekaligus mendukung upaya pemerintah dalam mencapai target energi terbarukan.

Baca juga: Mengetahui Perbedaan Sel, Modul, String, dan Array Surya

Jenis-Jenis Panel Surya

1. Monocrystalline Silicon

Panel surya monocrystalline silicon dibuat dari silikon yang diiris tipis menggunakan mesin pemotong khusus. Irisan tipis ini memberikan karakteristik unik yang menonjol pada panel tersebut. Monocrystalline silicon dikenal dengan efisiensi tinggi, yang memungkinkan mereka menghasilkan lebih banyak energi listrik dalam ruang yang lebih kecil dibandingkan dengan jenis panel surya lainnya. 

Hal ini membuatnya sangat cocok untuk area dengan keterbatasan ruang atau di mana kinerja optimal sangat dibutuhkan. Namun, meskipun memiliki banyak keunggulan, panel monocrystalline silicon kurang efektif dalam kondisi cuaca berawan atau mendung, yang dapat menurunkan efisiensinya secara signifikan.

2. Polycrystalline Silicon

Panel surya polycrystalline dibuat dengan mencetak banyak kristal silikon ke dalam satu lembar, sehingga memiliki struktur yang lebih kasar dibandingkan dengan monocrystalline.

Meskipun efisiensinya sedikit lebih rendah, panel polycrystalline lebih terjangkau dalam hal biaya produksi. Susunan kristal yang lebih rapat dan rapi merupakan kelebihan dari jenis panel ini.

Karakteristik visual dari polycrystalline silicon sering menunjukkan tampilan retakan pada sel surya, memberikan tampilan yang unik.

3. Thin Film Solar Cell

Panel surya thin-film dibuat dengan meletakkan lapisan tipis material fotovoltaik (PV) pada substrat seperti kaca, logam, atau plastik. Bahan yang umum digunakan untuk panel thin-film termasuk cadmium telluride (CdTe), amorphous silicon (a-Si), dan copper indium gallium selenide (CIGS). 

Meskipun jarang digunakan dibandingkan dengan jenis panel surya lainnya, thin film solar cell sering digunakan dalam aplikasi komersial. Keunggulan panel ini adalah kemampuannya untuk bekerja dengan baik di bawah cahaya fluorescent yang umum digunakan di rumah atau perkantoran.

Namun, kekurangan utama dari jenis ini adalah efisiensi yang rendah, dengan kemampuan menangkap intensitas cahaya matahari hanya sekitar 8,5% pada luas penampang yang sama seperti monocrystalline.

4. Compound Thin Film Triple Junction Photovoltaic

Jenis panel surya ini, compound thin film triple junction photovoltaic, memiliki tiga lapisan dan biasanya digunakan untuk aplikasi di luar angkasa. Efisiensi dan kemampuan jenis panel ini sangat tinggi, mampu menghasilkan daya listrik hingga 45%, jauh lebih besar dibandingkan dengan jenis panel surya lainnya. Namun, kekurangannya adalah berat dan kerapuhannya yang lebih tinggi, sehingga kurang cocok untuk penggunaan sehari-hari.

Manfaat Menggunakan Panel Surya

Penggunaan panel surya menawarkan berbagai manfaat signifikan yang menjadikannya pilihan populer sebagai sumber energi alternatif. Berikut ini beberapa keuntungan utama dari penggunaan panel surya.

1. Menjaga Lingkungan

Panel surya memanfaatkan energi matahari, sumber energi terbarukan dan bersih. Dalam proses konversi energi matahari menjadi listrik, panel surya tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca atau polusi lainnya. Oleh karena itu, penggunaan panel surya tidak berkontribusi terhadap perubahan iklim atau masalah lingkungan, menjadikannya solusi energi yang ramah lingkungan.

2. Mengurangi Biaya Tagihan Listrik

Dengan menggunakan panel surya, Anda dapat menghasilkan listrik sendiri pada siang hari, mengurangi ketergantungan pada pasokan listrik dari jaringan umum atau generator berbahan bakar fosil.

Hal ini dapat menghemat biaya energi dalam jangka panjang dan membantu mengurangi tagihan listrik bulanan. Penghematan ini terutama terasa di daerah dengan biaya listrik yang tinggi atau di mana sinar matahari melimpah sepanjang tahun.

3. Investasi Jangka Panjang

Instalasi panel surya sering kali dianggap sebagai investasi jangka panjang yang menguntungkan. Meskipun biaya awal instalasi mungkin tinggi, panel surya memiliki umur panjang dan biaya operasional yang relatif rendah.

Dalam jangka waktu yang cukup lama, penghematan energi yang dihasilkan dapat melebihi biaya awal instalasi, menghasilkan pengembalian investasi yang baik. Selain itu, peningkatan nilai properti dan potensi insentif pemerintah juga dapat menambah keuntungan finansial dari penggunaan panel surya.

Desain dan Instalasi Panel Surya

Desain dan instalasi panel surya melibatkan beberapa langkah penting untuk memastikan sistem berfungsi dengan optimal. Berikut adalah panduan umum tentang proses tersebut.

1. Faktor-Faktor Penting dalam Desain Panel Surya

Desain yang efektif melibatkan beberapa faktor penting yang perlu dipertimbangkan, yaitu: Kapasitas dan output energi, efisiensi panel, orientasi dan iklinasi, serta perlindungan dan keamanan.

a. Kapasitas dan Output Energi

Panel harus dirancang dengan kapasitas yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan listrik yang diinginkan. Kemampuan panel dalam menghasilkan energi yang cukup sangat penting untuk memastikan efisiensi dan keandalan sistem.

b. Efisiensi Panel

Ini merujuk pada kemampuan panel untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Semakin tinggi efisiensi panel, semakin banyak energi yang dapat dihasilkan, sehingga lebih efektif dalam memenuhi kebutuhan energi.

c. Orientasi dan Inklinasi

Orientasi modul surya mengacu pada arah letak panel terhadap matahari. Biasanya, panel di belahan bumi utara diarahkan ke selatan, sedangkan di belahan bumi selatan diarahkan ke utara. Inklinasi merujuk pada sudut kemiringan panel terhadap permukaan tanah atau atap bangunan, yang mempengaruhi seberapa optimal panel menerima sinar matahari.

d. Perlindungan dan Keamanan

Panel harus dilindungi dari kerusakan fisik dan gangguan eksternal. Desain panel yang kokoh dan tahan lama harus mempertimbangkan bahan konstruksi, perawatan yang mudah, perlindungan terhadap cuaca buruk, dan tindakan keamanan untuk mencegah pencurian atau kerusakan.

2. Persiapan Sebelum Pemasangan Panel Surya

Sebelum pemasangan, beberapa persiapan penting harus dilakukan, yuk disimak pembahasan berikut ini.

a. Pemilihan Lokasi Instalasi

Panel surya umumnya ditempatkan di atap rumah untuk mendapatkan paparan sinar matahari yang maksimal. Namun, pemilihan lokasi harus mempertimbangkan potensi halangan seperti bayangan pohon atau bangunan lain agar panel dapat menyerap sinar matahari secara optimal.

b. Alat Pendukung Instalasi

Anda memerlukan alat pendukung seperti inverter, AC Combiner box, energy meter, mounting, kabel, dan net meter untuk memaksimalkan kinerja sistem. Peralatan lain yang dibutuhkan termasuk obeng dan kunci L.

3. Proses Instalasi Panel Surya

Panel dipasang di atap rumah menggunakan mounting untuk menjaga posisinya dan disambung secara seri. Sambungan tersebut lalu dihubungkan ke inverter, yang mengonversi arus listrik DC yang dihasilkan oleh panel menjadi arus AC. Arus AC ini kemudian dapat digunakan untuk keperluan listrik di rumah.

Setelah itu, inverter dihubungkan ke instalasi kelistrikan rumah. Setelah pemasangan selesai, pastikan instalasinya aman, dan lakukan pengujian serta commissioning untuk memastikan sistem panel bekerja sebagaimana mestinya.

Dengan menyelesaikan semua tahap ini dengan baik dan aman, sistem panel surya akan siap digunakan untuk menghasilkan listrik yang dibutuhkan, memberikan solusi energi yang ramah lingkungan dan efisien.

Baca juga: Mengenal Proteksi Sistem PLTS

Perawatan dan Pemeliharaan Panel Surya

Panel surya yang telah terpasang memerlukan perawatan dan pemeliharaan agar terus dapat bekerja dengan optimal dan memiliki umur panjang. Berikut adalah beberapa langkah yang dapat diambil untuk merawat panel surya.

1. Cara Merawat Panel Surya

Perawatan adalah langkah penting untuk memastikan kinerja optimal dan umur panjang panel surya. Beberapa langkah perawatan yang dapat dilakukan meliputi:

a. Membersihkan Panel Secara Berkala

Panel surya perlu dibersihkan secara berkala dari debu dan kotoran yang dapat menghalangi sinar matahari. Gunakan air bersih, sikat lembut, dan lap halus untuk membersihkan permukaan panel agar tetap bersih dan efisien.

b. Memeriksa Panel Secara Rutin

Lakukan pemeriksaan rutin untuk memastikan tidak ada kerusakan fisik atau masalah lainnya pada panel surya. Periksa apakah ada retakan, goresan, atau komponen yang longgar.

c. Menghindari Bayangan

Pastikan panel surya tidak terhalang oleh bayangan dari pohon, bangunan, atau objek lainnya yang dapat mengurangi produksi energi. Pemotongan atau penataan ulang pohon dan objek lainnya mungkin diperlukan untuk menjaga panel tetap terkena sinar matahari secara maksimal.

d. Menghindari Kerusakan Fisik

Panel surya rentan terhadap kerusakan fisik akibat benturan atau tekanan berlebih. Hindari aktivitas di sekitar panel yang dapat menimbulkan kerusakan, seperti bermain bola atau memindahkan barang berat.

e. Memantau Sistem Secara Teratur

Jika sistem panel surya Anda dilengkapi dengan perangkat pemantauan, periksa secara teratur untuk memastikan semua parameter berfungsi dengan baik. Pemantauan ini dapat membantu mendeteksi masalah sejak dini sehingga dapat segera diperbaiki.

f. Konsultasi dengan Ahli

Jika Anda tidak yakin atau tidak memiliki pengetahuan yang cukup tentang perawatan panel surya, sebaiknya konsultasikan perawatan kepada tim ahli dari Kelas Teknisi, untuk memastikan panel surya Anda tetap dalam kondisi terbaik.

Dengan melakukan perawatan dan pemeliharaan yang tepat, panel surya Anda akan dapat bekerja dengan efisien dan memiliki umur panjang, memberikan manfaat energi yang maksimal bagi Anda.

Tantangan dalam Menggunakan Panel Surya

Sebelum memutuskan untuk memasang panel surya, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan sebagai tantangan tersendiri.

1. Ketergantungan pada Sinar Matahari

Efisiensi panel surya sangat bergantung pada ketersediaan sinar matahari. Pada hari-hari yang mendung atau di daerah dengan curah hujan tinggi, panel surya mungkin tidak dapat menghasilkan listrik seoptimal yang diharapkan. Kondisi cuaca yang kurang ideal ini dapat mengurangi produksi energi dan mempengaruhi kinerja sistem panel surya secara keseluruhan.

2. Biaya Awal Instalasi

Meskipun panel surya menawarkan penghematan biaya energi dalam jangka panjang, biaya awal untuk instalasi dapat menjadi tantangan. Investasi awal yang diperlukan untuk membeli dan memasang panel surya bisa cukup tinggi, sehingga memerlukan pertimbangan finansial yang matang.

3. Kebutuhan Ruang

Panel surya memerlukan ruang yang cukup untuk dipasang, terutama jika kapasitas energi yang dibutuhkan besar. Di daerah perkotaan dengan lahan yang terbatas, menemukan ruang yang cukup untuk pemasangan panel surya bisa menjadi tantangan.

4. Perawatan dan Pemeliharaan

Meskipun panel surya umumnya membutuhkan perawatan yang minimal, tetap diperlukan perawatan rutin untuk menjaga kinerjanya. Membersihkan panel dari debu dan kotoran, serta memeriksa kerusakan fisik secara berkala, adalah langkah-langkah yang penting untuk memastikan efisiensi panel tetap optimal.

5. Integrasi dengan Sistem Listrik yang Ada

Mengintegrasikan panel surya dengan sistem listrik yang ada juga bisa menjadi tantangan. Diperlukan perangkat tambahan seperti inverter untuk mengonversi arus listrik DC yang dihasilkan oleh panel surya menjadi arus AC yang digunakan oleh perangkat listrik rumah tangga. Proses integrasi ini memerlukan pengetahuan teknis dan mungkin memerlukan bantuan profesional.

Dengan memahami tantangan-tantangan ini, Anda dapat mempersiapkan diri lebih baik sebelum memasang panel surya dan memaksimalkan manfaat yang diperoleh dari penggunaan energi terbarukan ini.

Semoga bermanfaat.

Sumber referensi:

1. B. H. Purwoto, “Efisiensi Penggunaan Panel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif,” Emit. J. Tek. Elektro, vol. 18, no. 01, pp. 10–14, 2018, doi: 10.23917/emitor.v18i01.6251.

2. Dzulfikar, Dafi. 2016.” Optimalisasi Pemanfaatan Energi Listrik Tenaga Surya Skala Rumah Tangga”.Jakarta: Universitas Pancasila Jakarta.

3. https://www.sunterra.id/mengenal-lebih-dekat-tentang-panel-surya/ (Diakses secara Online, 1 July 2024)

4. Sardi, J., Pulungan, A. B., Risfendra, R., & Habibullah, H. (2020). Teknologi panel surya sebagai pembangkit listrik untuk sistem penerangan pada kapal nelayan. Jurnal Penelitian Dan Pengabdian Kepada Masyarakat Unsiq/Jurnal Penelitian Dan Pengabdian Kepada Masyarakat UNSIQ, 7(1), 21–26. https://doi.org/10.32699/ppkm.v7i1.794