Panel surya : Seberapa Efisien Panel Surya?

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Panel Surya

Sebagian besar Panel surya saat ini memiliki peringkat efisiensi energi 11 hingga 15%, yang merupakan persentase energi matahari yang diubah menjadi listrik yang dapat digunakan.

Meskipun ini mungkin tampak sebagai persentase kecil, kemajuan dalam teknologi energi surya terus dilakukan, dan panel modern dapat lebih dari memenuhi kebutuhan energi sebagian besar kebutuhan perumahan dan bisnis.

Para peneliti terus bekerja untuk meningkatkan kinerja teknologi tenaga surya saat ini.

Para ilmuwan kini telah mencapai rekor kinerja 40% dengan menggunakan sel multi-junction yang disetel untuk mengumpulkan panjang gelombang cahaya yang berbeda pada spektrum elektromagnetik.

Jika Anda memiliki atap yang lebih kecil dan ruang yang terbatas, Panel surya yang lebih efisien mungkin merupakan pilihan terbaik untuk Anda.

Panel ini mungkin sedikit lebih mahal karena efisiensinya yang lebih tinggi, tetapi panel ini akan tetap memenuhi kebutuhan energi Anda.

Namun, jika Anda memiliki lebih banyak ruang, Anda mungkin dapat memenuhi kebutuhan energi Anda dengan panel yang kurang efisien dan lebih murah, sehingga menghemat uang untuk pemasangan.

Mempertimbangkan biaya keseluruhan panel serta output kilowatt dapat membantu Anda menentukan mana yang terbaik untuk instalasi Anda.

Tidak semua energi matahari yang mengenai sel fotovoltaik diubah menjadi listrik.

Sebagian besar hilang.

Berbagai faktor dalam desain Panel surya berkontribusi pada kemampuan sel untuk mengubah sinar matahari yang dikumpulkannya.

Peningkatan kinerja dapat dicapai dengan merancang dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini:

Frekuensi

Cahaya terdiri dari foton, atau paket energi, dengan berbagai panjang gelombang dan energi.

Frekuensi sinar matahari yang mencapai permukaan bumi berkisar dari ultraviolet hingga terlihat hingga inframerah.

Beberapa foton dipantulkan ketika cahaya mengenai permukaan panel surya, sementara yang lain melewatinya.

Beberapa foton yang diserap diubah energinya menjadi panas.

Sisanya memiliki energi yang cukup untuk memisahkan elektron dari ikatan atomnya, menghasilkan elektron bebas dan arus listrik.

rekombinasi

Sebuah "pembawa muatan," seperti elektron bermuatan negatif, dapat mengalir melintasi semikonduktor untuk memungkinkan arus listrik mengalir.

Sebuah "lubang" adalah jenis lain dari pembawa muatan yang menandakan tidak adanya elektron dalam materi dan bertindak sebagai pembawa muatan positif.

Ketika sebuah elektron bertabrakan dengan sebuah lubang, ia dapat bergabung kembali dan dengan demikian membatalkan kontribusinya terhadap arus listrik.

Rekombinasi langsung, di mana elektron dan lubang yang dihasilkan cahaya bertabrakan, bergabung kembali, dan menghasilkan foton, membalikkan proses pembangkitan tenaga listrik di panel surya.

Ini adalah salah satu faktor utama yang membatasi efisiensi.

Rekombinasi tidak langsung terjadi ketika elektron atau lubang bersentuhan dengan pengotor, cacat pada struktur kristal, atau antarmuka yang memungkinkan mereka untuk bergabung kembali dan melepaskan energi panas.

Suhu

Biasanya, Panel surya berkinerja terbaik pada suhu rendah.

Peningkatan suhu menyebabkan sifat semikonduktor bergeser, menyebabkan sedikit peningkatan arus tetapi penurunan tegangan yang jauh lebih besar.

Kenaikan suhu yang tinggi juga dapat merusak sel dan bahan modul lainnya, sehingga masa pakai pengoperasian menjadi lebih pendek.

Karena sebagian besar sinar matahari yang mengenai sel diubah menjadi panas, ketahanan termal yang tepat meningkatkan kinerja dan umur.

Cerminan

Kinerja Panel surya dapat ditingkatkan dengan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan dari permukaannya.

Silikon yang tidak diolah, misalnya, memantulkan lebih dari 30 persen cahaya yang masuk.

Lapisan anti-reflektif dan permukaan bertekstur membantu mengurangi pantulan.

Sel dengan efisiensi tinggi akan berwarna biru tua atau hitam.

Bayangan Surya

Panel surya sangat rentan terhadap naungan matahari.

Bayangan penuh atau sebagian memiliki tingkat efek yang besar pada kemampuan pengiriman energi dan dapat menyebabkan penurunan efisiensi dan kehilangan daya.

Sel-sel di Panel surya biasanya dihubungkan secara seri untuk menghasilkan tegangan yang lebih tinggi dan dengan demikian jumlah listrik yang memadai.

Namun, ketika shading terjadi, struktur ini memiliki beberapa keterbatasan.

Ketika satu sel surya diarsir, arus seluruh rangkaian ditentukan oleh unit yang menghasilkan arus paling kecil.

Saat sel diarsir, seluruh rangkaian diarsir secara efektif.

Dioda bypass biasanya digunakan dalam instalasi untuk mencegah kerugian daya.

Sel surya dihubungkan secara paralel dengan dioda bypass.

Ketika sel surya diarsir, dioda bypass menyediakan jalur arus yang memungkinkan rangkaian terintegrasi sel surya untuk menghasilkan listrik pada tegangan yang lebih rendah.

Menentukan Efisiensi Panel Surya

Peneliti mengukur efisiensi sel surya untuk memprediksi berapa banyak energi yang akan dihasilkan sel.

Hasil kali arus dan tegangan adalah listrik.

Sifat listrik Panel surya diukur dengan menggunakan hubungan arus-tegangan.

Ketika resistansi "beban" tertentu dihubungkan antara dua terminal sel atau modul, arus dan tegangan yang dihasilkan menyesuaikan (arus melalui konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan perbedaan potensial di dua titik).

Efisiensi dinilai dengan memaparkan sel ke jumlah cahaya dasar yang stabil sambil menjaga suhu sel yang stabil dan mengukur arus dan tegangan yang dihasilkan untuk berbagai hambatan beban.

Menghitung Kinerja Panel Surya

Ketika datang ke tenaga surya untuk rumah Anda, Anda pasti ingin mendapatkan laba atas investasi paling banyak.

Panel surya mana yang menghasilkan energi paling banyak?

Jawabannya ditentukan oleh berbagai faktor, termasuk ukuran panel, efisiensi panel dalam mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik, jumlah sinar matahari yang diterima oleh panel, penjajaran panel relatif terhadap matahari, dan berbagai variabel lainnya.

Kondisi Uji Standar untuk Panel

Ukuran standar produksi listrik Panel surya ditentukan dengan menguji panel dalam kondisi normal, yang disebut dengan Standard Test Conditions (STC).

STC menghitung pembangkit listrik Panel surya berdasarkan kondisi umum seperti paparan cahaya, orientasi, dan suhu panel.

Sebuah panel 250 watt menghasilkan 250 watt listrik ketika sinar matahari pada panel 1000 watt per meter persegi saat beroperasi pada 25 ° C, menurut STC.

Di bawah STC, perusahaan surya harus memproduksi sel surya yang memenuhi atau melebihi output daya yang mereka pasarkan.

Faktor lain yang mempengaruhi berapa banyak energi yang dihasilkan Panel surya adalah efisiensinya.

Misalnya, panel dengan efisiensi 20% akan mengubah 20% dari semua cahaya yang mengenainya menjadi listrik.

Lebih banyak sinar matahari akan diubah menjadi energi oleh panel dengan peringkat kinerja yang lebih tinggi.

Mayoritas Panel surya memiliki peringkat efisiensi mulai dari 15% hingga 18%.

Namun, karena kondisi dunia nyata berbeda dari STC, panel standar jarang menghasilkan output daya optimal yang dipasarkan.

Misalnya, suhu Panel Surya Anda jarang konstan 25 ° C.

Mayoritas Panel Surya 20 ° C lebih panas dari udara di sekitarnya.

Dengan kata lain, jika suhu di luar 20 °C, suhu Panel Surya Anda kemungkinan sekitar 40 °C.

Suhu Berdampak pada Efisiensi Panel Surya.

Suhu sel operasi nominal (NOCT) dan koefisien suhu koefisien suhu daya maksimum (Pmax) adalah dua angka penting yang perlu dipertimbangkan saat menentukan berapa banyak energi yang akan Anda dapatkan dari Panel surya Anda.

NOCT adalah suhu yang dicapai panel saat terkena 800W/m2 aktivitas matahari (energi setara dengan matahari sedang) pada suhu 20°C.

Koefisien suhu Pmax adalah persentase energi yang hilang oleh Panel surya untuk setiap derajat Celcius di atas suhu STC 25°C.

Untuk mengevaluasi tingkat kinerja (sebagai lawan dari efisiensi ideal) Panel surya Anda, kurangi suhu Panel surya Anda dari suhu STC 25°C, lalu kalikan angka itu dengan koefisien suhu Pmax.

Estimasi ini akan menghasilkan persentase negatif, yang kemudian dapat Anda kurangi dari peringkat kinerja awal Anda.

Panel Surya Standar vs Premium

Saat memutuskan di mana menempatkan Panel surya Anda, ingatlah peringkat efisiensi.

Sebaiknya, Anda dapat memperoleh Panel surya dengan efisiensi tinggi dan memasangnya di lokasi yang cerah.

Namun demikian, pasang panel Anda di area dengan sinar matahari tinggi.

Anda mungkin dapat lolos dengan memasang panel hanya dengan peringkat efisiensi rata-rata atau relatif rendah karena panel tersebut akan menerima eksposur maksimum.

Misalkan Anda memasang panel di lokasi yang tidak mendapat cukup sinar matahari.

Dalam hal ini, Anda akan ingin berinvestasi dalam panel dengan peringkat kinerja yang lebih tinggi untuk mengoptimalkan jumlah listrik yang Anda dapatkan, terutama jika ruang atap Anda terbatas.

Tingkat degradasi Panel surya Anda adalah faktor lain yang mempengaruhi kinerjanya.

Panel surya menghasilkan lebih sedikit listrik dari waktu ke waktu.

Tingkat degradasi adalah tingkat di mana mereka kehilangan kemampuan mereka untuk menghasilkan energi.

Degradasi, Waktu, dan Efisiensi Panel Surya

Ada banyak kemajuan yang telah berkontribusi untuk membuat Panel surya lebih efisien.

Kemajuan ini telah berkembang secara eksponensial ke titik di mana energi surya bersih sekarang menjadi pilihan yang layak untuk jumlah orang yang jauh lebih besar daripada sebelumnya.

Karena masing-masing produsen Panel surya membuat panelnya sedikit berbeda, setiap panel memiliki tingkat degradasi yang berbeda.

Menurut penelitian, kinerja Panel surya turun sekitar 0,8%.

Dengan kata lain, setelah satu tahun, Panel surya Anda akan menghasilkan 99,2% daya listrik seperti saat masih baru; setelah sepuluh tahun, itu akan menghasilkan 92% dari listrik seperti ketika masih baru; dan seterusnya.

Panel surya yang canggih kemungkinan besar akan terdegradasi pada tingkat yang jauh lebih lambat.

Beberapa bahkan mengklaim tingkat degradasi serendah 0,3%.

Lingkungan di mana Anda menempatkan Panel Surya Anda juga berdampak pada keluaran energi.

Semakin banyak sinar matahari yang dikumpulkan panel Anda, semakin banyak listrik yang dapat mereka hasilkan.

Jika Panel Surya Anda diposisikan di area yang dinaungi oleh pohon-pohon tinggi atau bangunan lain, mereka tidak akan menghasilkan listrik sebanyak yang mereka bisa.

Menurut penelitian, naungan 20 hingga 30% dapat menghasilkan pengurangan 30 hingga 40% dalam produksi daya.

Demikian pula, jika Panel Surya Anda kotor, berdebu, atau tertutup salju, dedaunan, atau kotoran lainnya, Panel Surya tidak akan menghasilkan listrik sebanyak saat dibersihkan.

Inverter adalah komponen Panel Surya penting lainnya yang mempengaruhi produksi listrik.

Inverter mengubah listrik arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) (jenis yang Anda gunakan di rumah).

Efisiensi inverter Anda menentukan jumlah energi DC yang diubah menjadi listrik AC.

Jenis yang paling efisien adalah inverter tanpa transformator.

Namun, mikro-inverter dan pengoptimal daya baru yang terhubung ke banyak panel surya alih-alih seluruh rangkaian membantu meningkatkan daya pada basis per-panel, menjadikannya pilihan yang lebih baik untuk susunan multi-panel yang lebih besar.

Pembangkit listrik juga dipengaruhi oleh seberapa baik panel disejajarkan dalam suatu sistem.

Jika berbagai panel tegangan saling berhubungan, seluruh rangkaian akan menggunakan panel dengan tegangan terendah, sehingga menurunkan efisiensi sistem.

Ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan ketika menentukan berapa banyak energi yang akan Anda hasilkan dari panel surya Anda.

Cara terbaik untuk memastikan kesuksesan adalah dengan membeli dari perusahaan bersertifikat yang dikenal memproduksi panel dengan efisiensi tinggi dan memposisikan panel Anda agar menerima sinar matahari paling banyak.

Jenis Panel Surya dan Efisiensi

Ada berbagai elemen yang membentuk efisiensi panel surya, kami telah merincinya untuk Anda di bawah ini.

Panel Silikon Monokristalin

Panel silikon monokristalin, atau tunggal, bisa dibilang merupakan jenis Panel surya fotovoltaik paling efektif yang tersedia saat ini.

Panel berbentuk persegi ini cocok untuk sistem listrik tenaga surya yang dipasang di atap.

Mereka lebih mahal daripada jenis panel lain karena kandungan silikon yang lebih tinggi yang digunakan dalam desain.

Karena lebih banyak energi matahari yang diubah menjadi listrik, sebagian besar konfigurasi atap membutuhkan panel yang lebih sedikit untuk mencapai kebutuhan energi yang sama.

Panel Silikon Polikristalin

Karena polikristalin, atau berlapis-lapis, panel silikon menggunakan lebih sedikit silikon, mereka seringkali lebih murah daripada rekan-rekan mereka yang lebih efisien.

Mereka menggunakan desain untuk membantu menurunkan efisiensi, memungkinkan mereka untuk digunakan pada sistem yang dipasang di atap.

Karena lebih murah, mereka cocok untuk proyek dan instalasi yang lebih besar.

Panel silikon polikristalin juga lebih tahan panas.

Membangun Panel Fotovoltaik Terintegrasi

Penampilan sebuah bangunan sangat penting.

Pemilik bangunan bersejarah atau yang memiliki desain estetika yang khas, misalnya, mungkin enggan mengubah kekhasan sebuah bangunan dengan memasang sistem listrik tenaga surya.

Fotovoltaik terintegrasi bangunan tersedia untuk membantu mengatasi perubahan estetika yang mungkin ditimbulkan oleh panel surya.

Meskipun mereka dapat mempertahankan tampilan atap konvensional, panel ini lebih mahal dan kurang efisien daripada alternatif.

Teknologi Sel Surya Film Tipis

Sel film tipis adalah teknologi surya baru yang terdiri dari satu atau lebih lapisan film sel PV tipis yang terikat pada bahan yang ada seperti atap logam atau jendela kaca.

Karena film fotovoltaik ini sangat tipis, mereka lebih ringan dan lebih fleksibel daripada Panel surya lainnya.

Sementara teknologi film tipis sangat serbaguna, itu bukan tanpa kekurangannya.

Sistem film tipis kurang efisien dan terdegradasi lebih cepat daripada tata surya tradisional, tetapi sistem ini mencoba untuk meningkatkan seiring kemajuan teknologi.

Faktor Lain yang Mempengaruhi Efisiensi Panel Surya

Faktor-faktor ini tidak berdampak pada efisiensi panel itu sendiri tetapi pada seberapa baik sistem tenaga surya Anda menghasilkan daya untuk Anda gunakan di rumah Anda.

Rencana surya

Secara signifikan, rencana surya Anda akan membantu menentukan efisiensi.

Rencana surya Anda akan membantu menilai seberapa hemat biaya Panel surya Anda daripada menaikkan atau menurunkan kinerjanya.

Anda akan ingin menemukan kesepakatan terbaik untuk Anda dan keadaan khusus Anda.

Desain sistem energi surya

Desain merupakan pertimbangan kritis dalam menentukan efisiensi panel surya.

Jika Panel surya Anda tidak dipasang dengan benar, mereka mungkin tidak menghasilkan energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan Anda.

Perbaikan rumah

Membuat rumah Anda lebih hemat energi adalah obat lain yang akan membantu Panel surya Anda memberi Anda daya yang Anda butuhkan.

Misalnya, jika Anda memiliki pemanas air listrik, sejumlah besar listrik digunakan untuk memanaskan air kita.

Beralih ke pemanas air listrik berbasis pompa panas dapat menghemat listrik dalam beberapa kasus.

Listrik juga digunakan oleh peralatan seperti mesin pencuci piring, mesin cuci, pengering pakaian, dan AC.

Semua peralatan ini harus ditingkatkan secara teratur.

Itu tidak berarti Anda harus menggantinya setiap tahun, tetapi jika Anda mampu, lanjutkan dan lakukan.

Selain meningkatkan peralatan Anda, Anda dapat membuat banyak perbaikan lain di sekitar rumah untuk memaksimalkan Panel surya Anda.

Temukan cara untuk membuat rumah Anda lebih hemat energi untuk membuat listrik dari Panel surya Anda bekerja lebih efisien.

Paparan Sinar Matahari Rata-rata

Beberapa rumah menerima paparan sinar matahari secara signifikan lebih banyak daripada yang lain.

Ini bisa jadi karena pohon besar di halaman.

Bisa jadi karena rumah tersebut berada di sebelah bangunan yang lebih tinggi yang menghalangi sinar matahari.

Itu hanya bisa menjadi masalah cuaca.

Beberapa tempat tidak mendapatkan banyak sinar matahari.

Bahkan bisa jadi orientasi rumah Anda atau bentuk atap Anda.

Apapun alasannya, pergeseran paparan sinar matahari akan mengakibatkan pergeseran output panel surya.

Bahkan di daerah yang sama, perubahan ini dapat sangat bervariasi dari rumah ke rumah.