Sel surya dan tumbuhan 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. Namun, ada kesamaan antara kedua pendekatan tersebut. Salah satu jenis sel surya bahkan dirancang semirip mungkin dengan fotosintesis.
Energi Dari Cahaya
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 sel surya dan tumbuhan hanya bisa menyerap sinar matahari jika energinya tepat. Ketika suatu material menyerap sinar matahari, foton dalam cahaya mentransfer energinya ke elektron dalam material tersebut. Elektron hanya dapat menyerap energi dalam rentang sempit, sehingga elektron tertentu hanya dapat menerima energi dari foton dengan warna tertentu dalam spektrum cahaya.
Energi Foton yang Tepat
Baik fotovoltaik dan tanaman fotosintetik diatur untuk menyerap foton. Dalam fotosintesis, evolusi telah menghasilkan klorofil, sebuah molekul yang akan menyerap sinar matahari paling terang. Untuk fotovoltaik, para insinyur telah merancang kristal di mana elektron dapat menggunakan sejumlah energi yang terkandung dalam foton sinar matahari. Dalam kedua kasus, foton diserap oleh elektron, yang mengambil energi ekstra. Elektron dengan energi ekstra disebut elektron tereksitasi, atau elektron dalam keadaan tereksitasi.
Menangani Elektron yang Tereksitasi
Baik tanaman maupun sel surya harus menangani elektron yang tereksitasi dengan cepat, sebelum mereka melepaskan energinya dan kembali ke tempat semula sebelum menyerap fotonnya. 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 tereksitasi dibawa ke sirkuit, di mana mereka menjalankan sesuatu dengan segera atau dialihkan ke baterai untuk disimpan.
Sel Peka Pewarna
Ada jenis sel fotovoltaik non-standar yang mencoba meniru cara kerja fotosintesis. Alih-alih memindahkan elektron secepat mungkin melalui kristal atom yang identik, sel surya peka-dye menyerap energi dalam molekul pewarna, kemudian mentransfer elektron tereksitasi ke bahan lain yang terletak berdekatan dengan molekul pewarna. Itu membuat elektron tidak bisa kehilangan energinya secara sia-sia. Saat terhubung ke sirkuit, elektron melewati materi kedua tanpa terlalu banyak bahaya kehilangan energinya.
Getty Images/Getty Images Berita/Getty Images
