Persamaan Sel Surya dan Fotosintesis

Baik sel surya dan tanaman memanen energi dari sinar matahari. Sel surya fotovoltaik mengumpulkan sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Daun tanaman mengumpulkan sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia yang tersimpan. Sel surya dan tanaman melakukan pekerjaan yang sama, tetapi mereka melakukannya dengan cara yang berbeda. Ada kesamaan antara dua pendekatan, meskipun. Salah satu jenis sel surya bahkan dirancang sedekat mungkin dengan fotosintesis.

Energi dalam sinar matahari datang sebagai paket kecil yang disebut foton. Foton masing-masing membawa sedikit energi. Energi foton biru lebih tinggi daripada energi foton merah. Itu penting karena baik sel surya maupun tanaman hanya dapat menyerap sinar matahari jika energinya tepat. Ketika material menyerap sinar matahari, foton dalam cahaya mentransfer energinya ke elektron dalam material. Elektron hanya dapat menyerap energi dalam rentang yang sempit, sehingga elektron yang diberikan hanya akan dapat menerima energi dari foton warna tertentu dalam spektrum cahaya.

Kedua fotovoltaik dan tanaman fotosintesis diatur untuk menyerap foton. Dalam fotosintesis, evolusi telah menghasilkan klorofil, molekul yang akan menyerap sinar matahari paling terang. Untuk fotovoltaik, para insinyur telah merancang kristal di mana elektron dapat menggunakan hanya sejumlah energi yang terkandung dalam foton sinar matahari. Dalam kedua kasus, foton diserap oleh elektron, yang mengambil energi ekstra. Sebuah elektron dengan energi ekstra disebut elektron tereksitasi, atau elektron dalam keadaan tereksitasi.

Baik sel tumbuhan maupun sel surya harus menangani elektron yang tereksitasi dengan cepat, sebelum melepaskan energinya dan kembali ke tempat semula sebelum menyerap foton. Dalam fotosintesis, masalah diselesaikan dengan memindahkan elektron dari satu molekul ke molekul lain hingga mengendap dalam molekul yang dapat menyimpan energi untuk waktu yang lama. Dalam fotovoltaik, elektron yang tereksitasi dibawa ke sirkuit, di mana mereka langsung menjalankan sesuatu atau dialihkan ke baterai untuk disimpan.

Ada jenis sel fotovoltaik non-standar yang mencoba meniru cara kerja fotosintesis. Alih-alih memindahkan elektron secepat mungkin melalui kristal atom identik, sel surya peka-pewarna menyerap energi dalam molekul pewarna, kemudian mentransfer elektron tereksitasi ke bahan lain yang terletak berdekatan dengan pewarna molekul. Itu membuat elektron tidak bisa kehilangan energinya dengan sia-sia. Saat terhubung ke sirkuit, elektron melewati materi kedua tanpa terlalu banyak bahaya kehilangan energinya.