Prinsip utama dan keunggulan pembangkit listrik fotovoltaik

Pembangkit listrik fotovoltaik adalah teknologi yang secara langsung mengubah energi cahaya menjadi listrik menggunakan efek fotovoltaik pada antarmuka semikonduktor. Ini terutama terdiri dari tiga bagian: panel surya, pengontrol, dan inverter. Komponen utamanya adalah komponen elektronik. Setelah sel surya dihubungkan secara seri, sel surya tersebut dapat dikemas dan dilindungi untuk membentuk modul sel surya berukuran besar, yang kemudian dapat dikombinasikan dengan pengontrol daya dan komponen lainnya untuk membentuk perangkat pembangkit listrik fotovoltaik.

Prinsip utama pembangkit listrik fotovoltaik adalah efek fotolistrik semikonduktor. Ketika foton menyinari suatu logam, energinya dapat diserap seluruhnya oleh elektron dalam logam tersebut. Energi yang diserap elektron cukup besar untuk mengatasi gaya Coulomb di dalam atom logam untuk melakukan kerja, dan lepas dari permukaan logam menjadi fotoelektron. Atom silikon memiliki empat elektron terluar. Jika silikon murni didoping dengan atom dengan lima elektron terluar, seperti atom fosfor, maka silikon tersebut menjadi semikonduktor tipe-N. Jika silikon murni didoping dengan atom dengan tiga elektron eksternal, seperti atom boron, ia akan membentuk semikonduktor tipe-P. Ketika tipe P dan tipe N digabungkan, permukaan kontak akan membentuk beda potensial, menjadi sel surya. Ketika sinar matahari menyinari persimpangan pn, arus mengalir dari sisi tipe P ke sisi tipe N, membentuk arus.

Efek fotolistrik merupakan fenomena penting dan ajaib dalam fisika. Di bawah penyinaran gelombang elektromagnetik di atas frekuensi tertentu (dikenal sebagai frekuensi batas), elektron dalam zat tertentu menyerap energi dan keluar membentuk arus listrik yang disebut fotolistrik. Diagram skema pembangkit listrik fotovoltaik menunjukkan bahwa silikon polikristalin diproses menjadi wafer silikon melalui proses seperti pengecoran ingot, pemecahan ingot, dan pengirisan. Doping dan difusi sejumlah kecil boron, fosfor, dll. Persimpangan pn akan terbentuk pada wafer silikon. Kemudian, melalui sablon, pasta perak yang telah disiapkan dengan halus dicetak pada wafer silikon untuk membentuk garis kisi-kisi. Setelah disinter, juga dibuat menjadi elektroda belakang, dan lapisan anti reflektif dilapisi pada permukaannya dengan garis kisi untuk membuat sel baterai. Baterai disusun dan digabungkan membentuk modul baterai, membentuk papan sirkuit besar. Biasanya, komponen dikelilingi oleh bingkai aluminium, dengan penutup kaca di bagian depan dan elektroda di bagian belakang. Dengan komponen baterai dan peralatan bantu lainnya, suatu sistem pembangkit tenaga listrik dapat terbentuk. Untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik, perlu dipasang inverter. Setelah pembangkit listrik, dapat disimpan dalam baterai atau dimasukkan ke dalam jaringan listrik umum. Dalam biaya sistem pembangkit listrik, komponen baterai menyumbang sekitar 50%, sedangkan konverter arus, biaya pemasangan, komponen tambahan lainnya, dan biaya lainnya menyumbang 50%.