> Berita > berita perusahaan

Apa itu fotovoltaik?

2022-12-22

Fotovoltaik adalah konversi langsung cahaya menjadi listrik pada tingkat atom. Beberapa bahan menunjukkan sifat yang dikenal sebagai efek fotolistrik yang menyebabkan mereka menyerap foton cahaya dan melepaskan elektron. Ketika elektron-elektron bebas ini ditangkap, maka dihasilkan arus listrik yang dapat digunakan sebagai listrik.

Efek fotolistrik pertama kali dicatat oleh fisikawan Prancis, Edmund Bequerel, pada tahun 1839, yang menemukan bahwa bahan tertentu akan menghasilkan arus listrik dalam jumlah kecil saat terkena cahaya. Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan sifat cahaya dan efek fotolistrik yang menjadi dasar teknologi fotovoltaik, yang kemudian dia memenangkan hadiah Nobel dalam bidang fisika. Modul fotovoltaik pertama dibangun oleh Bell Laboratories pada tahun 1954. Itu disebut sebagai baterai surya dan sebagian besar hanya rasa ingin tahu karena terlalu mahal untuk digunakan secara luas. Pada 1960-an, industri luar angkasa mulai menggunakan teknologi ini secara serius untuk pertama kalinya untuk menyediakan tenaga di pesawat ruang angkasa. Melalui program luar angkasa, teknologinya maju, keandalannya dibangun, dan biayanya mulai menurun. Selama krisis energi pada tahun 1970-an, teknologi fotovoltaik mendapat pengakuan sebagai sumber tenaga untuk aplikasi non-ruang.

Diagram di atas mengilustrasikan pengoperasian sel fotovoltaik dasar, juga disebut sel surya. Sel surya dibuat dari jenis bahan semikonduktor yang sama, seperti silikon, yang digunakan dalam industri mikroelektronika. Untuk sel surya, wafer semikonduktor tipis diperlakukan secara khusus untuk membentuk medan listrik, positif di satu sisi dan negatif di sisi lain. Ketika energi cahaya mengenai sel surya, elektron terlepas dari atom dalam bahan semikonduktor. Jika konduktor listrik dilekatkan pada sisi positif dan negatif, membentuk rangkaian listrik, elektron dapat ditangkap dalam bentuk arus listrik -- yaitu listrik. Listrik ini kemudian dapat digunakan untuk menyalakan beban, seperti lampu atau alat.

Sejumlah sel surya yang dihubungkan secara elektrik satu sama lain dan dipasang pada struktur atau rangka pendukung disebut modul fotovoltaik. Modul dirancang untuk memasok listrik pada tegangan tertentu, seperti sistem 12 volt biasa. Arus yang dihasilkan secara langsung bergantung pada seberapa banyak cahaya yang mengenai modul.

Perangkat PV yang paling umum saat ini menggunakan sambungan tunggal, atau antarmuka, untuk membuat medan listrik dalam semikonduktor seperti sel PV. Dalam sel PV sambungan tunggal, hanya foton yang energinya sama atau lebih besar dari celah pita bahan sel yang dapat membebaskan elektron untuk rangkaian listrik. Dengan kata lain, respon fotovoltaik sel sambungan tunggal terbatas pada porsi spektrum matahari yang energinya berada di atas celah pita bahan penyerap, dan foton berenergi rendah tidak digunakan.

Salah satu cara untuk mengatasi batasan ini adalah dengan menggunakan dua (atau lebih) sel yang berbeda, dengan lebih dari satu celah pita dan lebih dari satu sambungan, untuk menghasilkan tegangan. Ini disebut sebagai sel "multijunction" (juga disebut sel "kaskade" atau "tandem"). Perangkat multifungsi dapat mencapai efisiensi konversi total yang lebih tinggi karena dapat mengubah lebih banyak spektrum energi cahaya menjadi listrik.

Seperti yang ditunjukkan di bawah ini, perangkat multijunction adalah tumpukan sel sambungan tunggal individu dalam urutan celah pita (Eg). Sel atas menangkap foton berenergi tinggi dan meneruskan sisa foton untuk diserap oleh sel celah pita rendah.

Sebagian besar penelitian saat ini dalam sel multifungsi berfokus pada gallium arsenide sebagai salah satu (atau semua) sel komponen. Sel-sel tersebut telah mencapai efisiensi sekitar 35% di bawah sinar matahari yang terkonsentrasi. Bahan lain yang dipelajari untuk perangkat multifungsi adalah silikon amorf dan tembaga indium diselenida.

Sebagai contoh, perangkat multifungsi di bawah ini menggunakan sel atas gallium indium phosphide, "sambungan terowongan", untuk membantu aliran elektron di antara sel, dan sel bawah gallium arsenide.

Sebelumnya:Mengapa Anda harus menggunakan fotovoltaik?

Berikutnya:Apa itu kotak penggabung di tenaga surya?