Titik Panas pada Panel Surya: Penyebab, Pencegahan, dan Pemeriksaan di Pabrik

Bagaimana sebenarnya titik panas terbentuk?

Sel-sel di dalam sebuah modul terhubung secara seri, sehingga arus yang sama mengalir melalui semua sel tersebut. Jika salah satu sel tertutupi oleh daun, kotoran burung, atau debu, sel tersebut akan berhenti berfungsi. Sel tersebut tidak langsung “mati”; sebaliknya, sel tersebut menjadi beban yang menghambat aliran arus. Sel-sel yang tersisa akan terus mengalirkan arus melalui sel yang tertutupi tersebut, dan energi listrik tersebut akan terbuang dalam bentuk panas. Suhu di daerah tersebut dapat mencapai 80°C atau lebih, yang menyebabkan kerusakan lebih parah: lapisan pelindung (biasanya berbahan EVA) terurai, sambungan solder longgar, dan struktur sel itu sendiri pun rusak.

Ada dua faktor penting yang mempengaruhi kerusakan sel akibat penutupan sel, selain faktor penutupan itu sendiri:

• Kualitas sel. Sel dengan bahan yang tidak merata atau sambungan solder yang buruk memiliki hambatan internal yang lebih tinggi, sehingga lebih mudah terlalu panas saat terkena pencahayaan normal. Menurut pedoman industri, sel yang cacat cenderung mengalami peningkatan suhu (hot spot) sekitar 3–5 kali lebih sering dibandingkan sel yang sehat.
• Desain rangkaian (string design). Menggabungkan modul dari batch atau spesifikasi yang berbeda, atau menggunakan rangkaian yang terlalu besar, dapat menyebabkan distribusi arus yang tidak merata, sehingga meningkatkan kemungkinan salah satu sel menjadi “titik lemah” dalam rangkaian tersebut.

Mengapa panel berjenis setengah-sel (half-cell) dan bifacial lebih tahan terhadap pengaruh penutupan sel?

Tidak semua panel mengalami penurunan daya yang sama ketika salah satu sudutnya terkena bayangan.

• Modul jenis half-cell : Setiap sel dalam modul ini dipotong menjadi dua bagian dan dihubungkan secara paralel. Dengan cara ini, hambatan listrik yang terjadi berkurang, dan dampak dari adanya bagian yang terkena bayangan hanya terbatas pada sebagian kecil dari seluruh rangkaian panel. Untuk aplikasi di mana penutupan sebagian panel oleh bayangan tidak dapat dihindari (misalnya, tiang yang berada di dekat pohon yang tumbuh, atau panel yang menghadap ke selatan di iklim berdebu), kami lebih merekomendasikan penggunaan modul jenis half-cell daripada modul jenis full-cell.
• Modul bifacial berlapis ganda : Modul ini dapat memanfaatkan cahaya yang dipantulkan dari sisi belakang, sehingga sebagian dari kerugian akibat penutupan oleh bayangan di sisi depan dapat dikompensasi. Manfaat lainnya adalah dari segi struktur: dua lapis kaca membuat konstruksi panel lebih kuat dan mengurangi risiko munculnya titik panas akibat cacat internal, yang sering terjadi pada panel dengan bahan pembuatan yang lebih murah.

Namun, tidak ada opsi yang benar-benar dapat menghilangkan sepenuhnya dampak negatif dari adanya bayangan. Kedua solusi tersebut hanya mengurangi dampak tersebut, bukan menghilangkannya sama sekali.

Kesalahan yang sering terjadi dalam desain sistem listrik off-grid

Versi asli halaman ini menyuruh pembaca untuk menyesuaikan ukuran rangkaian panel surya mereka sesuai dengan “rentang tegangan MPPT (Maximum Power Point Tracking) dari inverter”. Namun, perangkat pencahayaan yang beroperasi secara terpisah dari jaringan listrik (off-grid) tidak memerlukan inverter. Dalam sistem yang terhubung secara DC (arus searah), tegangan pada rangkaian panel surya harus berada dalam rentang yang ditentukan oleh alat pengontrol pengisian daya (charge controller) , yaitu perangkat yang mengatur proses pengisian daya dari panel surya ke baterai. Jika rentang tersebut tidak dipatuhi, panel surya akan beroperasi di bawah titik daya maksimalnya sepanjang hari, yang akan terlihat persis seperti masalah penutupan sinar matahari yang berkepanjangan pada grafik keluaran daya.

Koreksi ini sangat penting dalam praktiknya: ketika pelanggan melaporkan bahwa panel surya tidak berfungsi dengan baik, hal pertama yang kami periksa adalah tegangan daya maksimal panel (Vmp) dibandingkan dengan rentang MPPT yang ditentukan oleh alat pengontrol pengisian daya, bukan kondisi cuaca. Kalkulator penentuan ukuran alat pengontrol pengisian daya kami (/app-a7-controller-sizing) dapat melakukan perbandingan tersebut dalam hitungan menit, dan dapat mendeteksi adanya ketidaksesuaian pada rangkaian panel surya sebelum masalah tersebut menjadi keluhan dari pengguna.

Apa yang diperiksa dalam inspeksi kami:

Kami memeriksa apakah ukuran dan spesifikasi rangkaian panel surya sesuai dengan rentang tegangan MPPT yang ditentukan oleh alat pengontrol pengisian daya, serta apakah sistem tersebut beroperasi secara efisien dalam menghasilkan daya listrik.

Poin-poin kritis (hot spots) paling mudah diperbaiki sebelum modul tersebut dipasang pada suatu perangkat. Dalam inspeksi yang kami lakukan, setiap batch modul menjalani pengujian elektroluminesensi (electroluminescence/EL testing) – sebuah proses pengujian yang dilakukan di ruang gelap, di mana setiap sel dalam modul dilihat di bawah arus listrik, sehingga cacat seperti retakan, bagian yang rusak, atau area yang tidak berfungsi dapat terdeteksi (cacat-cacat yang tidak terlihat dengan senter biasa). Modul yang memiliki cacat pada tingkat sel tidak akan pernah sampai ke tahap perakitan. Kami juga memadukan modul berdasarkan nilai arus listrik yang diukur, bukan hanya berdasarkan labelnya; karena toleransi pada label bisa menyebabkan ketidaksesuaian nilai arus listrik antar-modul.

Jadwal pemeliharaan yang benar-benar efektif

Untuk perangkat yang sudah terpasang, jadwal pemeliharaannya singkat dan tidak terlalu menarik (tidak banyak detail atau prosedur yang rumit).

1. Bersihkan array secara berkala. Dalam lingkungan yang berdebu, lakukan pembersihan setiap bulan; dalam lingkungan biasa, lakukan pembersihan setiap triwulan. Perhatikan celah-celah di antara komponen array, karena di situlah kotoran dan debu dapat menumpuk, menyebabkan kerusakan pada komponen yang terlindungi.
2. Ulangi penyetelan klem pada perangkat penopang array setelah musim badai pertama , lalu setiap tahun sekali. Klem yang longgar dapat mengubah posisi array dan menyebabkan retakan pada tepi komponen array.
3. Periksa array setelah terjadi hujan lebat atau hujan es. Retakan akibat hujan es dapat terlihat pada permukaan komponen array; pastikan klem-klemnya masih terpasang dengan baik dan periksa koneksi pada kotak penghubung (junction box). Retakan sekecil apa pun bisa menjadi sumber masalah di musim panas berikutnya.

Catatan penting: Frekuensi pembersihan harus disesuaikan berdasarkan tingkat debu dan pengaruh burung di lokasi tersebut. Tidak ada patokan baku yang dapat digunakan sebagai pengganti pengamatan langsung di lapangan selama tahun pertama penggunaan array. Catat jumlah kotoran yang terlihat selama proses pembersihan, lalu tentukan siklus pembersihan berdasarkan data tersebut.

Apa yang tidak dibahas di halaman ini:

(Tidak ada informasi khusus yang tidak dibahas dalam teks asli.)

Halaman ini membahas cara mencegah terjadinya masalah pada modul yang terhubung secara DC (Direct Current), yang digunakan dalam lampu jalan tenaga surya dan sistem pencahayaan mandiri (off-grid) lainnya. Informasi ini tidak mencakup pembangkit listrik tenaga surya skala megawatt, sistem penjejakan (tracking systems), maupun inverter tipe string yang terhubung ke jaringan listrik (grid-tied inverters), karena arsitektur dan mekanisme kerjanya berbeda. Jika Anda perlu menentukan ukuran panel dan baterai untuk suatu perangkat pencahayaan dari awal, mulailah dengan kalkulator penentuan ukuran kontroler kami; jika Anda hanya membeli perangkat keras, produk lampu jalan tenaga surya all-in-one kami dilengkapi dengan modul tipe half-cell dan rangkaian sel surya (string) yang telah dipasangkan secara standar di pabrik.