Sejarah Pertumbuhan PV - Bagian 1: Penemuan Efek Fotovoltaik

Pendahuluan

Energi surya telah menjadi salah satu solusi energi alternatif yang semakin diminati di era modern ini. Salah satu teknologi yang memanfaatkan energi matahari secara langsung adalah fotovoltaik, atau yang lebih dikenal dengan sebutan sel surya. Teknologi ini bekerja dengan mengubah sinar matahari menjadi listrik melalui sebuah proses yang dikenal sebagai efek fotovoltaik. Seiring dengan perkembangan teknologi, fotovoltaik telah mengalami peningkatan efisiensi dan penurunan biaya, menjadikannya lebih layak untuk penggunaan komersial. Namun, sebelum mencapai titik ini, fotovoltaik memiliki sejarah panjang yang penuh dengan inovasi dan tantangan, yang dimulai sejak abad ke-19.

Penemuan

Kita akan memulai dengan menelusuri efek fotovoltaik, sebuah fenomena yang mendasari kinerja sel surya. Fotovoltaik, atau yang lebih dikenal sebagai sel surya, bekerja berdasarkan prinsip yang disebut efek fotovoltaik. Mekanisme ini sekilas mirip dengan proses fotosintesis pada tumbuhan, di mana cahaya yang masuk digunakan untuk menggerakkan reaksi kimia di dalam klorofil. Namun, alih-alih menghasilkan energi kimia seperti pada tumbuhan, fotovoltaik menyerap energi dari cahaya matahari dan mengonversinya menjadi energi listrik.

Alexandre Edmond Becquerel - By C. Fuhr [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en)], via Wikimedia Commons

Efek fotovoltaik ini pertama kali ditemukan oleh Alexandre Edmond Becquerel pada tahun 1839. Becquerel melakukan eksperimen dengan menempatkan beberapa logam di dalam larutan elektrolit dan kemudian menyinari logam-logam tersebut dengan cahaya. Dia mengamati adanya pergerakan elektron yang menghasilkan arus listrik, sebuah fenomena yang pada saat itu dianggap sebagai keingintahuan ilmiah semata.

Bell Laboratory Physicists - By Tullo Saba [public domain], via flickr

Pada awalnya, efek fotovoltaik tidak lebih dari sekadar fenomena ilmiah yang menarik, hingga pada tahun 1950-an, Bell Labs—yang sekarang dikenal sebagai AT&T Labs—secara tidak sengaja menciptakan sel surya berbahan silikon pertama. Penemuan ini sebenarnya terjadi saat para peneliti berusaha meningkatkan teknologi transistor. Dalam proses pengembangan transistor tersebut, mereka menemukan bahwa bahan silikon yang digunakan juga memiliki sifat fotovoltaik. Ini menjadi momen penting dalam sejarah teknologi energi surya, karena transistor dan fotovoltaik ternyata memiliki dasar ilmiah yang saling terkait.

Penggunaan teknologi fotovoltaik mulai dipertimbangkan untuk produksi listrik di daerah pedesaan Amerika Serikat. Namun, biaya yang sangat tinggi membuat penerapannya tidak layak secara ekonomi pada saat itu. Pada akhir dekade 1950-an, program pertahanan Amerika Serikat mulai mengeksplorasi potensi fotovoltaik untuk menyediakan sumber energi bagi satelit yang mengorbit bumi dalam program luar angkasa.

Sun over Earth/solar panel on the ISS - by the NASA Goddard Spaceflight Center [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en)] 

NASA, yang tumbuh dari program militer Angkatan Udara Amerika Serikat, menjadi yang pertama memanfaatkan teknologi fotovoltaik secara komersial. Pada tahun 1958, satelit Vanguard 1 diluncurkan sebagai proyek eksplorasi luar angkasa pertama yang menggunakan fotovoltaik sebagai sumber energinya. Ini menandai era baru dalam penggunaan energi matahari di luar angkasa, dan hingga awal 1970-an, lebih dari 1000 satelit bertenaga surya telah diluncurkan ke orbit.

Vanguard 1 - by NASA [public domain], via Wikimedia Commons