Sel surya, juga dikenal sebagai sel fotovoltaik, adalah nama yang diberikan untuk perangkat penangkap energi. Ini menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik melalui efek fotovoltaik. Sel-sel ini telah berevolusi secara dramatis sejak penciptaannya, dan dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan besar telah dibuat dalam teknologi ini.
Paling sederhana, sel surya bekerja dengan menyerap sinar matahari. Foton dari cahaya masuk ke panel dan diserap oleh semacam bahan semikonduktor. Kebanyakan yang kontemporer terbuat dari silikon, meskipun zat lain sedang bereksperimen dengan semikonduktor untuk membuat mereka lebih hemat biaya dan ramah lingkungan. Elektron kemudian dibebaskan dari atom inangnya, dan mereka bergerak bebas sebagai listrik. Dari sel surya, listrik ini kemudian melewati array yang lebih besar, di mana ia diubah menjadi listrik arus searah (DC), yang kemudian dapat diubah menjadi arus bolak-balik (AC).
Efek fotovoltaik pertama kali diperkenalkan pada awal abad ke-19. Pada tahun 1880-an, ide tersebut digunakan secara praktis dalam pembuatan sel surya pertama, yang dibuat dengan selenium sebagai semikonduktor. Yang pertama sekitar 1% efisien, artinya berhasil menangkap 1% dari total energi matahari yang mengenai sel.
Pada tahun 1954, Bell Labs menemukan bahwa silikon dapat dimodifikasi sedikit untuk membuatnya sangat peka terhadap foto. Hal ini menyebabkan revolusi modern dalam sel fotovoltaik, dengan sel silikon awal beroperasi pada efisiensi sekitar 6%. Pada tahun 1958, sebuah satelit, Vanguard 1, diluncurkan bersama mereka sebagai sumber energi. Ini memungkinkan satelit untuk tetap berada di orbit geosinkron tanpa batas, karena tidak bergantung pada jumlah bahan bakar yang terbatas.
Melalui tahun 1970-an dan 1980-an, teknologi surya terus meningkat. Pada tahun 1988, yang diproduksi massal yang mampu efisiensi 17%, dan pada akhir dekade, yang terbuat dari kedua galium arsenide dan silikon telah melampaui efisiensi 20%. Pada akhir 1980-an, jenis teknologi baru juga muncul, menggunakan lensa untuk memusatkan sinar matahari ke satu sel. Kepadatan energi yang tinggi ini memungkinkan efisiensi hingga 37% pada saat itu.
Ada tiga klasifikasi utama sel surya, yang disebut sebagai “generasi” karena teknologi pertama kali muncul. Sel generasi pertama adalah apa yang kebanyakan orang pikirkan ketika mereka memikirkan teknologi ini. Mereka menyumbang sekitar 90% dari sel surya di dunia, dan memiliki efisiensi maksimum teoritis sekitar 33%.
Sel surya generasi kedua dirancang agar jauh lebih murah dan lebih mudah diproduksi. Menggunakan teknologi seperti elektroplating dan deposisi uap, generasi kedua dapat diproduksi secara massal dengan harga yang relatif murah. Mereka biasanya hanya film tipis dari beberapa jenis bahan, seperti silikon amorf atau telluride kadmium, diterapkan dalam lembaran yang sangat tipis untuk bahan seperti keramik atau kaca.
Sel generasi ketiga menggunakan teknologi generasi kedua dan mencoba meningkatkan efisiensinya. Ini adalah teknologi mutakhir, mencoba metode konsentrasi baru, menggunakan panas ekstra untuk meningkatkan tegangan yang dihasilkan, dan teknologi lain untuk bekerja menuju efisiensi target dalam kisaran 30% hingga 60%.