Jenis Cahaya Apa yang Dibutuhkan Sel Surya?

Radiasi matahari dalam panjang gelombang merah hingga ungu meledakkan sel surya dengan energi yang cukup untuk menghasilkan listrik. Tapi sel surya tidak merespon semua bentuk cahaya. Panjang gelombang dalam spektrum inframerah memiliki terlalu sedikit energi yang dibutuhkan untuk mendorong elektron lepas di silikon sel surya, efek yang menghasilkan arus listrik. Panjang gelombang ultraviolet memiliki terlalu banyak energi. Panjang gelombang ini hanya menciptakan panas, yang dapat mengurangi efisiensi sel. Sel surya membutuhkan panjang gelombang tertentu dalam spektrum cahaya untuk menghasilkan jumlah listrik yang berguna.

Sel surya, atau fotovoltaik, adalah sandwich dua lapis silikon; satu lapisan, yang disebut tipe-N, mengandung unsur-unsur seperti arsenik untuk memberi bahan muatan listrik negatif; lapisan kedua, yang disebut tipe-P, dicampur dengan elemen lain yang memberikan muatan positif. Secara elektrik, kedua sisi bertindak seperti terminal baterai; ketika dihubungkan ke suatu rangkaian, arus listrik mengalir dari sisi positif, melalui komponen rangkaian dan ke sisi negatif sel surya. Beberapa sel surya menggunakan silikon dalam bentuk kristal; yang lain menggunakan silikon amorf, atau seperti kaca. Silikon kristal cenderung lebih efisien dalam mengubah cahaya tetapi harganya lebih mahal daripada jenis amorf.

Kecerahan atau luminositas adalah jumlah cahaya yang bersinar pada sel surya. Dalam kegelapan total, sel tidak menghasilkan listrik. Saat jumlah cahaya meningkat, begitu juga arus sel. Namun, pada tingkat kecerahan tertentu, keluaran sel mencapai batas; melampaui titik ini, lebih banyak cahaya tidak memberikan arus tambahan. Spesifikasi sel surya mencakup tegangan nominal dan peringkat arus yang merupakan keluaran sel di bawah sinar matahari langsung yang cerah. Untuk mendapatkan hasil maksimal dari sel surya, penting untuk menghadapkannya ke matahari selangsung mungkin. Pemasang panel surya, misalnya, akan memasang panel pada sudut yang menangkap sebagian besar sinar matahari. Sudutnya tergantung di mana Anda berada di bumi: semakin jauh ke utara atau selatan Anda dari khatulistiwa, semakin curam sudutnya. Beberapa "pertanian" tenaga surya memiliki panel pada mekanisme yang miring, melacak pergerakan harian matahari di langit.

Cahaya tampak adalah bagian dari spektrum elektromagnetik, suatu bentuk energi yang juga mencakup gelombang radio, ultraviolet, dan sinar-X. Warna pelangi yang terkandung dalam cahaya tampak mewakili panjang gelombang yang berbeda; panjang gelombang warna merah, misalnya, adalah sekitar 700 nanometer, atau sepersejuta meter, dan 400 nanometer adalah panjang gelombang untuk violet. Sel surya merespon banyak panjang gelombang yang sama yang terdeteksi oleh mata manusia.

Sel surya umumnya bekerja dengan baik dengan sinar matahari alami, karena sebagian besar penggunaan perangkat bertenaga surya berada di luar ruangan atau di luar angkasa. Karena sumber cahaya buatan seperti lampu pijar dan lampu neon meniru spektrum Matahari, sel surya juga dapat bekerja di dalam ruangan, menyalakan perangkat kecil seperti kalkulator dan jam tangan. Sumber buatan lainnya seperti laser dan lampu neon memiliki spektrum warna yang sangat terbatas; sel surya mungkin tidak bekerja seefektif dengan cahayanya.