Distributor solar cell atau biasa disebut sel surya berbentuk seperti sandwich terbuat dari silikon tipe n (biru) dan silikon tipe p (merah). Sel surya menghasilkan listrik dengan memanfaatkan sinar matahari untuk membuat elektron. Berikut penjelasan tentang cara memproduksi listrik, efisiensi, serta faktor yang mempengaruhi efisiensi.

Cara Pembentukan Listrik dengan Sel Surya

Di bawah ini merupakan proses bagaimana listrik dibuat, mulai dari saat cahaya matahari mengenai sel surya.

• Ketika cahaya matahari bersinar mengenai sel, partikel cahaya menyebar ke permukaan atas.
• Partikel cahaya atau photon (gumpalan kuning) membawa energi ke seluruh sel.
• Partikel cahaya memberikan energinya ke elektron (gumpalan hijau) ke bawah, lapisan tipe p yang lebih rendah.
• Elektron memakai energi ini untuk melompat melintasi penghalang ke lapisan atas, lapisan tipe n dan melarikan diri ke sirkuit.
• Mengalir di sekitar rangkaian elektron membuat lampu menyala.

Efisiensi Solar Cell

Aturan dasar fisika yang disebut hukum kekekalan energi mengatakan bahwa kita tidak dapat secara ajaib menciptakan energi atau membuatnya menghilang ke udara. Yang bisa dilakukan ialah mengonversinya dari satu bentuk ke bentuk lain. Itu berarti sel surya tidak dapat memproduksi lebih banyak energi listrik dari pada yang diterimanya setiap detik sebagai cahaya. Praktiknya, seperti yang akan kita lihat nanti, sebagian besar sel mengubah 10 hingga 20 persen energi yang diterima menjadi listrik.

Sel surya silikon junction tunggal mempunyai efisiensi maksimum teoritis sekitar 30 persen yang dikenal sebagai batas Shockley-Queisser. Pada dasarnya itu karena sinar matahari mengandung campuran dari photon dengan panjang gelombang dan energi yang berbeda. Setiap sel surya junction tunggal akan dioptimalkan untuk menangkap photon hanya dalam pita frekuensi tertentu. Beberapa photon yang menyerang sel surya tidak mempunyai energi yang cukup untuk melumpuhkan elektron, sehingga secara efektif terbuang. Sementara sebagian memiliki terlalu banyak energi dan kelebihannya juga terbuang sia-sia. Sel-sel laboratorium mutakhir yang terbaik dapat mengelola efisiensi 46 persen dalam kondisi yang benar-benar sempurna menggunakan beberapa junction untuk menangkap photon dari energi yang berbeda.

Faktor yang Mempengaruhi Efisiensi

Panel surya domestik di dunia nyata mungkin mencapai efisiensi kurang lebih 15 %, memberikan poin persentase di sana sini dan tidak mungkin menjadi lebih baik dari itu. Generasi pertama, solar cell junction tunggal tidak akan mendekati 30 persen efisiensi dari batas Shockley-Queisser. Semuanya tergantung pada kondisi-kondisi tertentu. Kondisi atau faktor tersebut akan mempengaruhi efisiensi nominal, seperti konstruksi panelnya. Bagaimana posisi dan angle panel-panel tersebut, apakah mereka pernah tertutup bayangan, seberapa bersih manusia menjaganya, berapa temperatur yang mereka dapat (menaikkan suhu cenderung menurunkan efisiensi. Kemudian apakah mereka diberi ventilasi. Memberikan sirkulasi udara dapat menjaga panel solar cell agar tetap dingin.