Jika Anda mempertimbangkan berinvestasi pada tenaga surya untuk bisnis Anda, Anda pasti bertanya-tanya mengenai solar panel efficiency atau betapa pentingnya efisiensi panel surya.
Artikel ini akan menjawab pertanyaan tersebut, dengan membahas secara detail tentang apa itu solar panel efficiency, jenis-jenisnya, cara mengoptimalkan, hingga faktor yang memengaruhi efisiensi panel surya.
Key Takeaways
- Solar panel efficiency adalah faktor yang yang menentukan seberapa banyak listrik yang dihasilkan oleh panel surya.
- Terdapat tiga elemen yang membentuk efisiensi panel surya, yakni monocrystalline, polycrystalline, dan thin film solar cell.
- Ada 8 faktor yang memengaruhi solar panel efficiency, yakni frekuensi, rekombinasi, suhu udara, desain sistem energi surya, perbaikan rumah, hambatan listrik beban, garis lintang, dan polusi.
Apa yang Dimaksud Solar Panel Efficiency?
Panel surya adalah alat yang sangat efisien dalam menghasilkan listrik dengan menggunakan sinar matahari. Sementara itu, solar panel efficiency atau efisiensi panel surya adalah faktor yang menentukan seberapa banyak listrik yang dihasilkan oleh panel surya.
Efisiensi panel surya dinyatakan dalam persentase dan dapat dihitung dengan membandingkan daya keluaran panel surya dengan energi matahari yang diterima panel surya. Semakin tinggi efisiensi panel surya, maka semakin banyak listrik yang dapat dihasilkan oleh panel surya tersebut dengan jumlah energi matahari yang sama.
Sebagian besar panel surya saat ini memiliki persentase efisiensi energi matahari yang dihasilkan panel surya sebesar 11% - 15%. Persentase yang angkanya kecil ini coba ditingkatkan oleh para peneliti. Mereka terus berupaya untuk meningkatkan kinerja teknologi tenaga surya saat ini.
Kabar baiknya, usaha para ilmuwan membuahkan hasil. Kini, efisiensi solar panel telah mencapai rekor kinerja 40% dengan menggunakan sel multi-junction yang disetel untuk mengumpulkan panjang gelombang cahaya yang berbeda pada spektrum elektromagnetik.
Jenis Panel Surya dan Efisiensi
Terdapat tiga elemen yang membentuk efisiensi panel surya. Masing-masing elemen ini berbeda cara pembuatan, penampilan, kinerja, proses pemasangan, hingga biayanya. Di samping itu, ketiganya juga mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Berikut pembahasan selengkapnya:
Sumber: velosolar.com
1. Monocrystalline
Panel monocrystalline dibuat menggunakan bahan silikon yang paling murni. Hal ini membuat panel monocrystalline memiliki tingkat efisiensi yang paling tinggi dalam mengubah energi matahari menjadi listrik.
Tampilan panel surya mono berwarna hitam pekat, membuatnya sangat mudah untuk dikenali. Untuk lembaran bagian belakang biasanya berwarna hitam, putih, atau perak, sedangkan pada bingkai logam umumnya berwarna hitam atau perak.
Kelebihan Solar Cell Monocrystalline
Solar cell monocrystalline memiliki beberapa kelebihan, seperti:
- Dari segi efisiensi, panel surya tipe mono memiliki tingkat konversi sekitar 20% bahkan lebih.
- Tidak membutuhkan banyak ruang untuk memasang panel surya tipe mono.
- Memiliki ketahanan umur yang paling lama, hingga 25 tahun pemakaian.
- Performa lebih baik sehingga cocok untuk daerah dengan curah hujan tinggi atau sering mendung, meski ada pengurangan efisiensi.
2. Polycrystalline
Panel surya polycrystalline kerap disebut multi kristal silikon. Teknologi pada panel surya ini terbuat dari pencairan batang silikon.
Tampilan solar panel ini lebih unik karena memiliki susunan yang lebih rapi dan rapat. Selain itu, panel surya poly juga berwarna biru cerah karena cahaya memantulkan fragmen silikon dengan cara yang berbeda. Dibandingkan panel mono, efisiensi dalam mengubah energi matahari menjadi listrik pada polycrystalline lebih rendah, yakni hanya 13% – 16%.
Kelebihan Panel Surya Polycrystalline
Solar cell polycrystalline memiliki beberapa kelebihan, seperti:
- Harganya lebih murah dibandingkan panel surya monocrystalline.
- Jumlah silikon lebih sedikit daripada panel surya mono.
- Tampilan yang biru cerah menambah nilai estetik panel surya poly.
3. Thin Film Solar Cell (Panel Surya Tipis)
Panel surya tipis terbuat dari berbagai bahan, seperti cadmium telluride (CdTe) dan silikon. Akan tetapi, bukan menggunakan wafer silicon padat seperti yang digunakan untuk membuat monocrystalline atau polycrystalline, melainkan terbuat dari silikon non kristal.
Sesuai dengan namanya, panel ini memiliki tampilan yang lebih ramping dan warnanya bergantung pada bahan pembuatnya. Mengenai efisiensinya, panel surya tipis memiliki tingkat efisiensi dalam mengubah energi matahari menjadi listrik yang lebih rendah dibandingkan polycrystalline, yakni sekitar 11% saja.
Proses pembuatan panel surya tipis yang berbeda, menyebabkan harganya bervariasi, disesuaikan dengan jenis bahannya.
Baca juga: Solar Panel adalah: Pengertian, Keunggulan dan Kekurangannya
Cara Mengoptimalkan Solar Panel Efficiency
Efisiensi panel surya dapat ditingkatkan dengan beberapa cara, diantaranya sebagai berikut:
1. Pilih Panel Surya yang Berkualitas
Cara pertama yang perlu dilakukan untuk memaksimalkan efisiensi sistem panel surya adalah memilih panel berkualitas dengan tingkat efisiensi lebih tinggi (~20%). Pada tingkat efisiensi ini, panel mampu mengubah sinar matahari menjadi listrik dengan persentase lebih besar dibandingkan panel standar.
Panel ini biasanya didukung teknologi canggih untuk mencapai tingkat konversi yang optimal. Misalnya, sel solar monocrystalline lebih efisien dibandingkan sel polycrystalline karena terbuat dari kristal silikon tunggal.
Dengan memilih panel berefisiensi tinggi, maka akan dapat menghasilkan lebih banyak listrik dalam area permukaan yang sama, sehingga memungkinkan untuk memaksimalkan pembangkitan listrik dari rangkaian Anda.
Hunian dan bangunan yang tak begitu luas? Kabar baiknya, panel berefisiensi tinggi juga ideal untuk instalasi dengan ruang terbatas, karena dapat menghasilkan daya lebih besar dengan tapak yang lebih kecil.
Meskipun panel berefisiensi tinggi memiliki biaya awal yang lebih tinggi, namun sepadan dengan peningkatan kinerjanya yang akan menghasilkan penghematan jangka panjang yang lebih besar dan pengembalian investasi tenaga surya yang lebih cepat.
Makin untung lagi jika Anda memilih panel monocrystalline hitam yang lebih efisien dibandingkan polycrystalline karena dibuat dengan kristal silikon tunggal.
2. Pastikan Orientasi dan Kemiringan yang Benar
Orientasi dan kemiringan panel surya yang tepat sangat penting untuk memaksimalkan efisiensinya. Panel harus diposisikan secara tepat agar dapat menerima sinar matahari maksimal sepanjang hari. Di belahan bumi selatan, panel harus menghadap ke utara, sedangkan di belahan bumi utara, panel harus menghadap ke selatan.
Tidak sekadar mengandalkan kemiringan atap hunian atau bangunan, sudut kemiringan juga harus disesuaikan berdasarkan garis lintang dari lokasi pemasangan. Tujuannya untuk mengoptimalkan paparan sinar matahari.
Memposisikan panel dengan benar akan meminimalisir bayangan dan memaksimalkan jumlah sinar matahari yang ditangkap, sehingga menghasilkan peningkatan produksi energi.
3. Jaga Kebersihan Panel
Menjaga panel surya tetap bersih juga berperan memaksimalkan efisiensinya. Debu, dedaunan, dan kotoran lainnya dapat menumpuk di permukaan panel dan mengurangi kemampuannya menangkap energi matahari. Panel surya yang tidak dibersihkan dapat kehilangan efisiensi 25 - 30%.
Oleh karenanya, penting untuk melakukan pembersihan dan perawatan yang tepat secara teratur. Terutama jika lokasi pemasangan panel surya berada di lingkungan yang berdebu atau berpolusi.
Membersihkan panel surya bisa dilakukan sendiri. Caranya dengan menggunakan air dan kain lembut, spons, atau sikat untuk menghilangkan debu atau kotoran. Hindari penggunaan bahan abrasif atau bahan kimia keras yang dapat merusak atau menggores permukaan.
Namun, jika Anda kesulitan mengakses panel surya dengan aman, Anda bisa menggunakan jasa perusahaan pemasang panel surya Anda.
Tapi jika perusahaan pemasang tidak menawarkan layanan ini, Anda dapat menggunakan jasa pembersih panel surya profesional.
4. Minimalkan Bayangan
Bayangan, bahkan pada sebagian kecil panel, dapat mengurangi keluaran energi secara signifikan. Oleh karena itu, menjaga panel bebas dari bayangan akan mengoptimalkan paparan sinar matahari dan memaksimalkan keluaran panel surya.
Pastikan lokasi pemasangan bebas dari penghalang, seperti pohon atau bangunan lain di dekat area pemasangan panel surya, yang sekiranya dapat menimbulkan bayangan pada panel selama jam puncak sinar matahari.
Jika penghalang berupa pohon, Anda bisa memangkas pohon tersebut. Namun jika penghalang memang tidak dapat disingkirkan, maka Anda bisa melakukan penyesuaian ulang penempatan panel.
5. Gunakan Cermin, Lensa atau Permukaan Reflektif
Cara mengoptimalkan solar panel efficiency selanjutnya adalah dengan menggunakan cermin, lensa, dan permukaan reflektif lainnya. Tujuannya untuk mengarahkan, membengkokkan, dan memfokuskan area sinar matahari yang luas ke area sel surya yang jauh lebih kecil pada titik fokus.
Menggunakan cermin, lensa, dan permukaan reflektif untuk memaksimalkan efisiensi panel surya dikenal sebagai teknik solar concentrators atau konsentrator surya. Strategi konsentrator surya ini biasanya digunakan dalam penggunaan panel surya dalam skala besar, skala utilitas, atau pembangkit listrik tenaga surya.
Dengan menempatkan cermin atau lensa secara strategis di sekitar panel surya, dapat membantu mengarahkan dan memusatkan sinar matahari ke permukaan panel, sehingga meningkatkan paparan cahaya.
Teknik ini dapat diterapkan pada musim dengan sedikit sinar matahari atau di kawasan pemasangan panel surya dengan sinar matahari langsung yang terbatas.
Namun, Anda harus memastikan cermin tidak menimbulkan panas atau silau berlebihan, karena berpotensi merusak panel atau menimbulkan bahaya keselamatan bagi pesawat atau burung yang melintas.
Untuk keamanan, sebelum menerapkan cara ini, sebaiknya Anda berkonsultasi dengan profesional dan mempertimbangkan peraturan setempat.
6. Mengoptimalkan Kerja Inverter
Mengoptimalkan kinerja pengubah tegangan atau inverter panel surya merupakan faktor kunci dalam memaksimalkan efisiensi. Inverter akan mengambil tegangan listrik arus searah (DC) yang dihasilkan panel surya dan mengubahnya menjadi tegangan listrik arus bolak-balik (AC) untuk memberi daya pada rumah,bangunan, maupun untuk diumpankan kembali ke jaringan listrik.
Oleh karena itu, memilih inverter berkualitas tinggi dan efisien akan membantu meningkatkan produksi energi tata surya secara keseluruhan. Lakukan juga perawatan dan pemantauan rutin inverter untuk memastikan inverter terus berfungsi sebagaimana mestinya.
7. Memantau dan Memelihara Kinerja Sistem
Menggunakan alat atau software pemantauan kinerja yang disediakan oleh pemasang panel surya juga dapat menjaga sistem panel surya dalam kondisi prima. Dengan alat atau software ini, memungkinkan identifikasi cepat terhadap masalah atau fluktuasi kinerja apa pun.
Lakukan pengawasan pada faktor-faktor, seperti keluaran energi harian, tingkat voltase, dan pesan kesalahan apa pun yang dilaporkan oleh sistem. Lakukan pemeriksaan rutin untuk memastikan panel surya dalam kondisi baik, bebas kerusakan, dan tersambung dengan baik.
Sedangkan untuk mengidentifikasi serta mengatasi potensi masalah, seperti kabel yang rusak atau komponen yang tidak berfungsi, jadwalkan pemeriksaan dan pemeliharaan yang dilakukan oleh profesional.
8. Pertimbangkan Teknologi Canggih
Pertimbangkan untuk menggunakan dukungan teknologi canggih, seperti mikroinverter, pengoptimal daya, dan pelacak surya untuk memaksimalkan efisiensi panel surya. Berikut ulasan mengenai kecanggihan teknologi-teknologi tersebut:
a. Microinverter dan Pengoptimal Daya
Mikroinverter dan pengoptimal daya berguna untuk mengoptimalkan kinerja masing-masing panel surya dengan mengurangi dampak bayangan, ketidaksesuaian panel, dan kotoran yang tidak merata pada panel.
Dua teknologi ini memungkinkan setiap panel beroperasi pada efisiensi tertinggi. Meningkatkan perangkat inverter menjadi smart inverter yang dilengkapi fitur-fitur canggih, seperti pelacakan titik daya maksimum (MPPT) dan juga dapat meningkatkan kinerja sistem solar panel secara keseluruhan.
b. Teknologi Sel Surya
Teknologi sel surya canggih, seperti sel silikon monocrystalline atau polycrystalline, sel surya film tipis (seperti CIGS, CdTe, atau perovskit), dan sel multi-persimpangan membantu solar panel mencapai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan penggunaan solar panel yang terbuat dari sel PV silikon tradisional.
Efisiensi sel surya yang lebih baik meningkatkan keluaran energi, terutama di lokasi dengan sinar matahari yang bervariasi.
c. Pelacak Tenaga Surya
Kecanggihan pelacak panel surya adalah dapat secara otomatis menyesuaikan orientasi dan kemiringan panel untuk “melacak” matahari saat bergerak melintasi langit. Meskipun biaya pemasangannya mahal, tapi teknologi ini membantu memastikan panel menyerap sinar matahari sebanyak mungkin sepanjang tahun untuk rumah di iklim suram.
9. Mengoptimalkan Konsumsi Energi
Mengoptimalkan konsumsi energi pada rumah tangga berperan penting dalam memaksimalkan efisiensi panel surya. Caranya, dengan mengatur waktu aktivitas yang memakan banyak energi, misalnya memilih untuk melakukan pengisian daya kendaraan listrik pada siang hari. Sehingga, dapat langsung memanfaatkan energi matahari yang dihasilkan panel surya.
Tentunya, pengaturan waktu semacam ini dapat mengurangi kebutuhan untuk mengambil energi dari jaringan listrik, sehingga memaksimalkan konsumsi tenaga surya.
Berinvestasi dalam sistem manajemen energi atau teknologi smart home yang memungkinkan Anda memantau dan mengontrol penggunaan energi berdasarkan ketersediaan energi surya juga sangat bermanfaat pada solar panel efficiency.
Baca juga: Bagaimana Solar Panel Indonesia dapat Membantu Anda? Simak di Sini
8 Faktor yang Memengaruhi Solar Panel Efficiency
Berbagai faktor dalam desain panel surya berkontribusi pada efisiensi sel untuk mengubah sinar matahari yang dikumpulkan. Peningkatan kinerja bisa dicapai dengan mempertimbangkan faktor-faktor dalam merancang panel surya, antara lain:
1. Frekuensi
Pada dasarnya, cahaya terdiri atas foton atau paket energi, dengan energi dan panjang gelombang/frekuensi yang bervariasi. Frekuensi sinar matahari yang mencapai permukaan bumi mulai dari ultraviolet hingga inframerah.
Beberapa foton dipantulkan ketika cahaya mengenai permukaan panel surya, sementara yang lain melewatinya. Beberapa foton atau paket energi yang diserap diubah energinya menjadi panas. Sisanya memiliki energi yang cukup untuk memisahkan elektron dari ikatan atomnya, menghasilkan elektron bebas dan arus listrik.
2. Rekombinasi
Sebuah "pembawa muatan," seperti elektron bermuatan negatif, dapat mengalir melewati 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, dimana 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.
3. Suhu Udara
Biasanya, panel surya mampu bekerja maksimal pada suhu rendah. Sebaliknya, peningkatan suhu menyebabkan sifat semikonduktor bergeser serta 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 panel surya menjadi lebih pendek. Ini karena sebagian besar sinar matahari yang mengenai sel diubah menjadi panas, ketahanan termal yang tepat meningkatkan kinerja dan umur.
Lalu, suhu udara ideal untuk panel surya itu berapa? Idealnya, panel surya panel akan bekerja optimal pada temperatur 25°C. Jika suhu meningkat, maka efisiensi kinerja panel surya akan menurun. Suhu di wilayah Indonesia sendiri berkisar antara 25 - 35°C, sehingga panel surya dapat mengalami degradasi efisiensi produksi hingga 10%.
Untuk mengatasi masalah ini, yaitu dengan memperhatikan cara pemasangan solar panel. Pastikan terdapat ruang yang cukup di bawah panel surya untuk sirkulasi udara. Aliran udara ini akan menurunkan suhu panel surya pada saat suhu udara sedang dalam puncak tertinggi.
4. Desain Sistem Energi Surya
Desain perlu dipertimbangkan dalam meningkatkan efisiensi panel surya. Pasalnya, jika panel surya tidak dipasang dengan benar, maka panel mungkin tidak menghasilkan energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan Anda.
5. Perbaikan Rumah
Membuat rumah agar menjadi lebih hemat energi juga bisa menjadi opsi yang akan membantu meningkatkan efisiensi. Dengan demikian, panel surya dapat memberi pasokan daya yang dibutuhkan.
Misalnya, jika rumah Anda sebelumnya menggunakan pemanas air berbasis listrik, tentu akan memakan daya listrik untuk memanaskan air. Maka, Anda dapat beralih menggunakan pemanas air listrik berbasis gas agar dapat menghemat listrik.
Listrik juga digunakan pada mesin pencuci piring, mesin cuci baju, pengering pakaian, dan AC. Semua peralatan ini sebaiknya diupgrade secara teratur ke model yang lebih hemat energi.
Selain mengganti dan mengupgrade peralatan rumah tangga, Anda juga dapat merenovasi rumah menjadi lebih hemat energi untuk membuat listrik dari panel surya bekerja lebih efisien.
6. Hambatan Listrik Beban
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh panel surya tidak akan selamanya stabil. Hal ini dikarenakan produksi tegangan bergantung pada tingkat penyinaran radiasi matahari. Ketika dalam waktu ideal (10.00 - 14.00), suhu udara, serta langit yang bersih (tanpa awan mendung), maka kinerja panel surya akan maksimal. Namun, pada saat pagi hari atau matahari tertutup awan, tegangan panel surya akan menurun.
Oleh karena itu, turun naiknya tegangan ini harus menjadi perhatian. Idealnya, setiap peralatan yang digunakan, seperti inverter, memiliki jarak batas kerja yang cukup tinggi. Misalnya, inverter dapat bekerja pada jarak batas (range) 150-800 VDC.
7. Garis Lintang
Garis lintang lokasi pemasangan juga dapat memengaruhi penyerapan energi matahari karena posisi matahari di langit relatif terhadap lokasi panel. Semakin dekat lokasi pemasangan panel surya dengan garis khatulistiwa, maka semakin banyak sinar matahari langsung yang dapat diserap oleh panel.
8. Polusi
Polusi dan kabut asap dalam jumlah besar dapat mengurangi jumlah dan kualitas sinar matahari yang mengenai panel, sehingga membatasi produksi panel surya yang paling efisien sekalipun. Untuk mengatasi hal ini mungkin memerlukan penambahan panel ke sistem energi surya di area dengan polusi udara lebih sedikit.
Baca juga: Mengenal Jenis dan Tips Pemasangan Solar Panel System
Cara Menghitung Efisiensi dan Jumlah Sel dalam Solar Panel
Contoh soal:
Terdapat solar panel 310 Wp polycrystalline dengan spesifikasi sebagai berikut:
Sumber: linkedin.com
Pertama-tama, hitung jumlah cell dalam 1 lembar solar panel. Pada umumnya, solar panel standarnya memiliki cell sejumlah 36, 60, dan 72 cell.
Rumus menghitung jumlah cell = VOC (Tegangan rangkaian terbuka) : 0,6 (standar tegangan silicon)
Jadi, VOC = 45,45 : 0,6 = 75,75 ( 72 cell)
Selanjutnya, menghitung persentase (%) efisiensi panel 310 Wp .
Langkah pertama hitung luas keseluruhan panel tersebut
310 wp memiliki dimensi panjang 1.956 mm dan lebar 991 mm
Ubah ke meter (m) jadi:
Panjang : 1,95 m
Lebar : 0,991 m
1,95 x 0,991 = 1,93245
Setelah diketahui luasnya, hitung tegangan operasi optimal (Vmp) x arus operasi optimal (Imp) untuk mengetahui apa benar 310 Wp ini memiliki daya 310 watt.
Vmp 310wp : 37,00
Imp 310Wp : 8,38
37,00 x 8,38 = 310,06 watt peak (Wp)
Kembali ke efisiensi, karena sudah diketahui luas dan watt sesungguhnya, kita bisa tau berapa % kah efisiensi dari panel tersebut.
Rumus efisiensi panel = luas : watt x 100 untuk dijadikan persen (%).
310,06 : 1,93245 = 160,449 x 100 = 16,04%
Kesimpulannya, jumlah cell dan efisiensi panel yg dimiliki solar panel, yaitu jumlah cell 72 dan efisiensi panel 16,04%
Itulah penjelasan mengenai solar panel efficiency. Setelah memahami efisiensi panel surya, membuat Anda semakin yakin untuk menggunakan solar panel? Jika iya, itu keputusan yang tepat!
Saat ini energi listrik tenaga surya memang semakin populer di kalangan bisnis dengan berbagai skala, mulai dari yang kecil hingga besar. Hal ini mengingat panel surya yang dapat tetap bekerja selama pemadaman listrik yang tiba-tiba dan juga dapat mengurangi biaya tagihan listrik.
Teknologi solar panel juga cocok digunakan di berbagai jenis bangunan, mulai dari rumah, gedung komersial perkantoran, ruko, pusat perbelanjaan, hingga bangunan industri, seperti pabrik dan gudang.
Untuk mendapatkan solar panel terbaik percayakan pada MBS CCTV. MBS CCTV siap jadi partner yang menyediakan jasa instalasi solar panel terpercaya di hunian atau gedung bangunan Anda. Klik di sini!