Solar Radiation
• Radiasi matahari adalah gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh permukaan Matahari yang berasal dari sebagian besar matahari di mana reaksi fusi mengkonversi atom hidrogen menjadi helium. Setiap detik 3.89. 1026J
energi nuklir dilepaskan oleh inti Matahari. fluks energi nuklir dengan cepat diubah menjadi energi panas dan diangkut ke permukaan bintang di mana itu dirilis dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Kepadatan daya yang dipancarkan oleh Matahari adalah urutan dari 64MW / m2 -1370W / m2 mencapai puncak atmosfer bumi tanpa penyerapan yang signifikan dalam ruang. Kuantitas yang terakhir disebut konstanta surya.
• Spektral jangkauan radiasi matahari sangat besar dan mencakup panjang gelombang nanometric dari gamma dan sinar-x melalui panjang gelombang metrik gelombang radio. Energi fluks dibagi merata di antara tiga kategori spektral besar. Ultraviolet (UV) radiasi (λ <400nm) menyumbang kurang dari 9% dari total; cahaya tampak (VIS) (400nm <λ <700nm) untuk 39%; dan
• Radiasi matahari merupakan sumber daya energi yang dapat diperbarui yang telah digunakan oleh umat
manusia di seluruh usia. Teknologi surya sudah
digunakan oleh peradaban kuno untuk pemanasan dan pendingin tempat tinggal dan untuk pemanasan air. Di Renaissance, konsentrasi radiasi matahari itu dipelajari secara terus menerus dan pada abad ke-19 mesin
mekanik pertama berbasis solar- dibangun. Penemuan efek fotovoltaik oleh Becquerel di 1839 dan penciptaan sel fotovoltaik pertama di awal 1950-an membuka
pandangan baru tentang penggunaan energi surya
untuk produksi listrik. Sejak itu, evolusi teknologi surya berlanjut pada tingkat belum pernah terjadi
sebelumnya. Saat ini, terdapat banyak sekali teknologi tenaga surya, dan photovoltaics telah mendapatkan
• Dari 162PW dari radiasi matahari mencapai bumi, 86PW
membentur permukaan dalam bentuk langsung (75%) dan cahaya terdifusi (25%). Kualitas energi radiasi terdifusi lebih rendah
(75,2% dari konten energi bukannya 93,2% untuk cahaya
langsung), dengan konsekuensi pada jumlah pekerjaan yang dapat diekstraksi dari itu. 38PW membentur benua dan exergi total
0.01TW diperkirakan akan hancur selama pengumpulan dan
penggunaan radiasi surya untuk jasa energi. Estimasi ini termasuk penggunaan photovoltaics dan tanaman panas matahari untuk
produksi listrik dan air panas. Perkiraan serupa ditunjukkan untuk energi angin (0.06TW), kemiringan termal laut (belum
Energi surya sebagai aspek
lingkungan
• Energi surya dipromosikan sebagai teknologi pasokan energi berkelanjutan karena sifat dapat diperbaharui dari radiasi matahari dan kemampuan sistem konversi energi surya untuk menghasilkan gas rumah kaca bebas listrik selama masa hidup mereka. Namun, kebutuhan
• Berbagai macam teknologi surya memiliki potensi untuk menjadi komponen besar energy portfolio masa depan. Teknologi pasif digunakan untuk penerangan dalam
ruangan dan pemanasan bangunan dan air untuk
Photon-to-Electric Energy
Conversion
• Perangkat photovoltaics langsung mengubah energi
foton menjadi listrik langsung dari cahaya yang diserap. Perangkat ini menggunakan bahan semikonduktor
anorganik atau organik yang menyerap foton dengan energi yang lebih besar dari celah pita mereka untuk mempromosikan energi carrier ke pita konduksi.
Pasangan elektron-lubang, atau excitons untuk
semikonduktor organik, selanjutnya dipisahkan dan biaya yang dikumpulkan pada elektroda untuk
• Dalam perangkat fotovoltaik terbuat dari semikonduktor
anorganik, pemisahan muatan didorong oleh medan listrik yang diciptakan di persimpangan p-n. Akibatnya, efisiensi mereka
ditentukan oleh kemampuan pembawa minoritas
photogenerated mencapai persimpangan p-n sebelum
mengkombinasikan dengan pembawa mayoritas di sebagian
besar materi. Dengan demikian, sifat massal seperti kristalinitas dan kemurnian kimia sering mengontrol efisiensi perangkat.
• Pengoperasian photovoltaics organik (OPVs) secara fundamental berbeda. Optik dan sifat elektronik bahan semikonduktor
• photovoltaic tenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negative yang membentuk dasar listrik.
• Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah
multicrystalline silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel
photovoltaic mempunyai paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Ketika cahaya bersinar pada semi
konduktor, lading listrik menyeberang sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus DC. Makin kuat cahaya, makin kuat aliran listrik. • Sistem photovoltaic tidak membutuhkan cahaya matahari yang terang untuk beroperasi.
• Saat ini, sudah menjadi hal umum piranti kecil, seperti kalkulator, menggunakan solar sel yang sangat kecil. Photovoltaic juga digunakan untuk menyediakan listrik di wilayah yang tidak terdapat jaringan pembangkit tenaga listrik. Kami telah mengembangkan lemari pendingin, yang bernama Solar Chill yang dapat berfungsi dengan energi
matahari. Setelah dites, lemari pendingin ini akan digunakan oleh organisasi
kemanusiaan untuk membantu menyediakan vaksin di daerah tanpa listrik, dan oleh setiap orang yang tidak ingin bergantung dengan tenaga listrik untuk mendinginkan makanan mereka. Penggunaan sel photovoltaic sebagai desain utama oleh para arsitek semakin meningkat. Sebagai contoh, atap ubin atau slites solar dapat menggantikan bahan atap konvsional. Modul film yang fleksibel bahkan dapat diintegrasikan menjadi atap vaulted, ketika modul semi transparan menyediakan percampuran yang menarik antara bayangan dengan sinar matahari. Sel photovoltaic juga dapat digunakan untuk menyediakan tenaga maksimum ke gedung pada saat hari di musim panas ketika
Photon-to-Termal Energy Conversion
• Teknologi panas surya mengubah energi cahaya
langsung menjadi energi panas dengan menggunakan perangkat concentrator. Sistem ini mencapai suhu
beberapa ratus derajat dengan exergi terkait tinggi. Listrik kemudian dapat diproduksi dengan
menggunakan berbagai strategi termasuk mesin termal (misalnya mesin Stirling) dan alternator, ekstraksi
elektron langsung dari perangkat termionik, Efek
Seebeck di generator thermoelectric, konversi cahaya IR yang dipancarkan oleh tubuh panas melalui perangkat thermophotovoltaic, dan konversi energi kinetik gas
Photon-to-Chemical Energy
Conversion
• Proses photosynthetic, photoelectrochemical, thermal, dan thermochemical. Digunakan untuk mengubah
energi matahari menjadi energi kimia untuk
penyimpanan energi dalam bahan bakar kimia -
misalnya amonia, metana, atau hidrogen sebab aplikasi ini memiliki potensi terbesar dalam hal produksi energy, dengan keuntungan energi dan lingkungan yang jelas
dibandingkan dengan proses teknis konvensional. Di antara proses yang paling signifikan untuk produksi hidrogen yang langsung membelah air surya di sel
• Dalam teknologi termokimia, fluks surya terkonsentrasi digunakan untuk menghasilkan tinggi suhu yang diperlukan untuk mendorong reaksi endotermik seperti produksi syngas dari gas alam,
dekomposisi termal air, dan pemisahan air melalui siklus kimia suhu tinggi. Beberapa sistem biologis (ganggang, bakteri, ragi) menghasilkan hidrogen dalam kegiatan metabolisme mereka. Penelitian di bidang ini bertujuan mengatasi sensitivitas oksigen dari sistem enzim hidrogen berkembang dan meningkatkan hasil produksi hidrogen. Secara paralel, sistem biomimetik sedang
diselidiki. Sistem ini mampu menyerap cahaya, memisahkan
