Sel surya, atau sel fotovoltaik (PV), adalah perangkat yang mengubah cahaya menjadi arus listrik menggunakan efek fotolistrik. Hal ini didasarkan pada penemuan Alexandre-Edmond Becquerel yang memperhatikan bahwa beberapa material melepaskan elektron ketika terkena sinar foton dari cahaya, sehingga menghasilkan arus listrik. Sel surya pertama dibuat oleh Charles Fritts pada tahun 1880-an. Meskipun prototipe sel selenium mengubah kurang dari 1% cahaya yang datang menjadi listrik, Ernst Werner von Siemens dan James Clerk Maxwell menyadari pentingnya penemuan ini. Mengikuti karya Russell Ohl pada tahun 1940-an, peneliti Gerald Pearson, Calvin Fuller, dan Daryl Chapin menciptakan sel surya silikon pada tahun 1954. Sel surya awal ini berharga 286 USD/watt dan mencapai efisiensi 4,5–6%.
Pada akhir tahun 2009, sel PV dengan efisiensi tertinggi diproduksi secara komersial oleh Boeing/SpectroLab sekitar 41%. Sel multi-lapis lainnya yang serupa juga berdekatan. Namun ini sangat mahal, dan hanya digunakan untuk aplikasi yang paling menuntut. Sel PV film tipis telah dikembangkan yang dibuat dalam jumlah besar dan jauh lebih murah serta tidak terlalu rapuh, namun efisiensinya paling banyak sekitar 20%. Perkembangan terkini (dari Caltech, Maret 2010) adalah demonstrasi eksperimental desain baru yang 85% efisien di bawah sinar matahari biasa dan 95% efisien pada panjang gelombang tertentu. Ini hanya diproduksi dalam contoh laboratorium eksperimental, namun mungkin memiliki beberapa kemungkinan untuk produksi massal berbiaya rendah di masa depan.
Ada banyak teknologi yang bersaing, termasuk setidaknya empat belas jenis sel fotovoltaik, seperti film tipis, silikon monokristalin, silikon polikristalin, dan sel amorf, serta berbagai jenis tenaga surya terkonsentrasi. Masih terlalu dini untuk mengetahui teknologi mana yang akan menjadi dominan.
Penerapan signifikan paling awal dari sel surya adalah sebagai sumber daya cadangan pada satelit Vanguard I pada tahun 1958, yang memungkinkannya untuk terus melakukan transmisi selama lebih dari setahun setelah baterai kimianya habis. Keberhasilan pengoperasian sel surya dalam misi ini ditiru oleh banyak satelit Soviet dan Amerika lainnya, dan pada akhir tahun 1960-an, PV telah menjadi sumber tenaga bagi mereka. Setelah keberhasilan penerapan panel surya pada satelit Vanguard, baru terjadi krisis energi pada tahun 1970-an, panel surya fotovoltaik mulai digunakan di luar pemasok listrik cadangan di pesawat ruang angkasa. Fotovoltaik kemudian memainkan peranan penting dalam keberhasilan satelit komersial awal seperti Telstar, dan fotovoltaik tetap penting bagi infrastruktur telekomunikasi saat ini.
Mahalnya harga sel surya membatasi penggunaan terestrial sepanjang tahun 1960an. Hal ini berubah pada awal tahun 1970an ketika harga mencapai tingkat yang menjadikan pembangkitan PV kompetitif di daerah terpencil tanpa akses jaringan listrik. Pemanfaatan terestrial awal mencakup pembangkit listrik stasiun telekomunikasi, anjungan minyak lepas pantai, pelampung navigasi, dan perlintasan kereta api. Aplikasi off-grid ini menyumbang lebih dari setengah kapasitas terpasang di seluruh dunia hingga tahun 2004.
Krisis minyak tahun 1973 mendorong peningkatan pesat produksi PV pada tahun 1970an dan awal 1980an. Skala ekonomi yang dihasilkan dari peningkatan produksi seiring dengan peningkatan kinerja sistem menyebabkan harga PV turun dari 100 USD/watt pada tahun 1971 menjadi 7 USD/watt pada tahun 1985. Turunnya harga minyak secara terus-menerus pada awal tahun 1980an menyebabkan pengurangan pendanaan untuk penelitian dan pengembangan fotovoltaik dan penghentian kredit pajak yang terkait dengan Undang-Undang Pajak Energi tahun 1978. Faktor-faktor ini memperlambat pertumbuhan menjadi sekitar 15% per tahun dari tahun 1984 hingga 1996.
Sejak pertengahan tahun 1990an, kepemimpinan di sektor PV telah bergeser dari Amerika ke Jepang dan Eropa. Antara tahun 1992 dan 1994 Jepang meningkatkan pendanaan penelitian dan pengembangan, menetapkan pedoman pengukuran bersih, dan memperkenalkan program subsidi untuk mendorong pemasangan sistem PV perumahan. Hasilnya, instalasi PV di negara ini meningkat dari 31,2 MW pada tahun 1994 menjadi 318 MW pada tahun 1999, dan pertumbuhan produksi di seluruh dunia meningkat menjadi 30% pada akhir tahun 1990an.
Jerman menjadi pasar PV terkemuka di dunia sejak merevisi tarif feed-in sebagai bagian dari Undang-Undang Sumber Energi Terbarukan. Kapasitas terpasang PV di Jerman telah meningkat dari 100 MW pada tahun 2000 menjadi sekitar 4.150 MW pada akhir tahun 2007. Setelah tahun 2007, Spanyol menjadi pasar PV terbesar setelah mengadopsi struktur feed-in tariff serupa pada tahun 2004, memasang hampir setengah dari fotovoltaik ( 45%) di dunia, pada tahun 2008, sementara Perancis, Italia, Korea Selatan dan Amerika Serikat baru-baru ini mengalami pertumbuhan yang pesat karena berbagai program insentif dan kondisi pasar lokal. Output daya perangkat fotovoltaik domestik biasanya dinyatakan dalam satuan kilowatt-peak (kWp), karena sebagian besar berkisar antara 1 hingga 10 kW.
Pemusatan fotovoltaik (CVP) adalah metode baru pembangkitan listrik dari matahari. Sistem CPV menggunakan sinar matahari yang terkonsentrasi pada permukaan fotovoltaik untuk tujuan produksi tenaga listrik. Semua jenis konsentrator surya dapat digunakan, yang sering kali dipasang pada pelacak surya untuk menjaga titik fokus pada sel saat matahari bergerak melintasi langit. Pelacakan dapat meningkatkan keluaran fotovoltaik panel datar sebesar 20% di musim dingin, dan sebesar 50% di musim panas.
إرسال تعليق