How do solar panels work? - Richard Komp

Translator: Putri Hapsari Reviewer: Deera Army Pramana

The Earth intercepts a lot of solar power:

Bumi menangkap banyak energi matahari:

173 thousand terawatts.

173 ribu terawatt.

That's ten thousand times more power than the planet's population uses.

Sepuluh ribu kali lebih banyak dari yang digunakan oleh seluruh populasi dunia.

So is it possible that one day

Jadi apa mungkin jika suatu hari

the world could be completely reliant on solar energy?

bumi dapat bergantung sepenuhnya pada energi surya?

To answer that question,

Untuk menjawabnya,

we first need to examine how solar panels convert solar energy to electrical energy.

mari lihat cara panel surya mengubah energi surya menjadi energi listrik.

Solar panels are made up of smaller units called solar cells.

Panel surya dibuat dari unit-unit kecil yang disebut sel surya.

The most common solar cells are made from silicon,

Sel surya paling umum terbuat dari silikon,

a semiconductor that is the second most abundant element on Earth.

suatu semi konduktor terbanyak kedua yang ditemukan di bumi.

In a solar cell,

Dalam sebuah sel surya,

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

silikon kristalin dijepit di antara lapisan konduktif.

Each silicon atom is connected to its neighbors by four strong bonds,

Tiap atom silikon dihubungkan dengan atom di sekitarnya dengan empat ikatan kuat,

which keep the electrons in place so no current can flow.

yang menjaga elektron tetap di tempatnya sehingga tidak ada arus yang mengalir.

Here's the key:

Ini kuncinya:

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

sel surya silikon menggunakan dua lapisan silikon yang berbeda.

An n-type silicon has extra electrons,

Sebuah silikon tipe N memiliki elektron berlebih,

and p-type silicon has extra spaces for electrons, called holes.

dan silikon tipe P memiliki ruang ekstra untuk elektron, yang disebut lubang.

Where the two types of silicon meet,

Ketika dua tipe silikon bertemu,

electrons can wander across the p/n junction,

elektron dapat mengembara melintasi persimpangan p/n,

leaving a positive charge on one side

menciptakan muatan positif di satu sisi

and creating negative charge on the other.

dan membuat muatan negatif di sisi lain.

You can think of light as the flow of tiny particles

Anda bisa menganggap cahaya sebagai aliran partikel-partikel kecil

called photons,

yang disebut foton,

shooting out from the Sun.

yang ditembakkan keluar dari Matahari.

When one of these photons strikes the silicon cell with enough energy,

Ketika satu foton menghantam sel silikon dengan energi yang cukup

it can knock an electron from its bond, leaving a hole.

foton itu akan memukul elektron dari ikatannya dan membuat lubang.

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

Elektron yang bermuatan negatif dan lokasi dari lubang bermuatan positif

are now free to move around.

kini dapat bergerak bebas.

But because of the electric field at the p/n junction,

Tapi karena ada medan listrik di persimpangan p/n,

they'll only go one way.

mereka hanya akan bergerak ke satu arah.

The electron is drawn to the n-side,

Elektron ini ditarik ke sisi n,

while the hole is drawn to the p-side.

sementara lubang ditarik ke sisi p.

The mobile electrons are collected by thin metal fingers at the top of the cell.

Elektron yang bergerak dikumpulkan dengan jari-jari metal tipis pada puncak sel.

From there, they flow through an external circuit,

Dari sana, elektron mengalir melalui sirkuit eksternal,

doing electrical work,

melakukan kerja elektris,

like powering a lightbulb,

seperti menyalakan bola lampu,

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

sebelum kembali melalui lapisan alumunium konduktif di belakangnya.

Each silicon cell only puts out half a volt,

Tiap sel silikon hanya mengeluarkan setengah volt,

but you can string them together in modules to get more power.

tapi jika Anda merangkai semua di modul untuk mendapatkan lebih banyak daya.

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

Dua belas sel fotovoltaik cukup untuk mengecas sebuah ponsel,

while it takes many modules to power an entire house.

sementara diperlukan banyak modul untuk menyalakan listrik sebuah rumah.

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

Elektron adalah satu-satunya bagian bergerak dalam sel surya,

and they all go back where they came from.

dan semuanya kembali ke asal mereka.

There's nothing to get worn out or used up,

Tidak ada yang usang atau habis,

so solar cells can last for decades.

sehingga sel surya dapat tahan hingga berabad-abad.

So what's stopping us from being completely reliant on solar power?

Jadi apa yang mencegah kita untuk bergantung sepenuhnya pada tenaga surya?

There are political factors at play,

Ada beberapa faktor politis,

not to mention businesses that lobby to maintain the status quo.

belum lagi berbagai bisnis yang melobi untuk mempertahankan status quo

But for now, let's focus on the physical and logistical challenges,

Tapi untuk saat ini, mari fokus pada tantangan fisik dan logistik,

and the most obvious of those

dan yang paling jelas

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

adalah distribusi energi surya di planet bumi tidaklah merata.

Some areas are sunnier than others.

Beberapa area lebih terang daripada area lain.

It's also inconsistent.

Alasan lain, inkonsistensi.

Less solar energy is available on cloudy days or at night.

Saat mendung atau malam hari, hanya ada sedikit energi surya.

So a total reliance would require

Jadi ketergantungan total memerlukan

efficient ways to get electricity from sunny spots to cloudy ones,

cara yang efisien untuk mengirim listrik dari area cerah ke area mendung,

and effective storage of energy.

dan penyimpanan energi yang efektif.

The efficiency of the cell itself is a challenge, too.

Efisiensi sel itu sendiri juga menjadi sebuah tantangan.

If sunlight is reflected instead of absorbed,

Jika sinar matahari dipantulkan alih-alih diserap,

or if dislodged electrons fall back into a hole before going through the circuit,

atau jika elektron yang keluar jatuh lagi ke lubang sebelum melintasi sirkuit,

that photon's energy is lost.

maka energi foton itu hilang.

The most efficient solar cell yet

Sel surya paling efisien saat ini

still only converts 46% of the available sunlight to electricity,

hanya bisa mengkonversi 46% cahaya menjadi listrik,

and most commercial systems are currently 15-20% efficient.

dan sebagian besar sistem komersial hanya 15-20% efisien.

In spite of these limitations,

Di samping keterbatasan ini,

it actually would be possible

sebenarnya sangatlah mungkin

to power the entire world with today's solar technology.

untuk melistriki seluruh dunia dengan teknologi surya terkini.

We'd need the funding to build the infrastructure

Kita perlu pendanaan untuk membangun infrastruktur

and a good deal of space.

dan sebuah ruang yang cukup.

Estimates range from tens to hundreds of thousands of square miles,

Perkiraan berkisar dari puluhan hingga ratusan ribu mil persegi,

which seems like a lot,

yang sepertinya banyak,

but the Sahara Desert alone is over 3 million square miles in area.

tapi luas Gurun Sahara sendiri melebihi 3 juta mil persegi.

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

Sementara itu, sel surya menjadi kian baik dan murah,

and are competing with electricity from the grid.

dan berkompetisi dengan jejaring listrik umum.

And innovations, like floating solar farms, may change the landscape entirely.

Dan inovasi, seperti lahan surya apung, bisa sepenuhnya mengubah muka bumi.

Thought experiments aside,

Di luar ide-ide ini,

there's the fact that over a billion people

ada fakta bahwa lebih dari miliaran orang

don't have access to a reliable electric grid,

tidak memiliki akses ke jaringan listrik yang andal,

especially in developing countries,

khususnya di negara berkembang,

many of which are sunny.

yang sebagian besar kondisinya cerah.

So in places like that,

Di tempat seperti ini,

solar energy is already much cheaper and safer than available alternatives,

energi surya lebih murah dan aman dari alternatif yang ada,

like kerosene.

misalnya minyak tanah.

For say, Finland or Seattle, though,

Untuk tempat seperti Finlandia atau Seattle,

effective solar energy may still be a little way off.

energi surya efektif sepertinya masih belum mungkin.