Ketika foton-foton dari sinar matahari mencapai permukaan sel surya, mereka bertemu dengan atom-atom dalam material semikonduktor. Energi dari foton tersebut ditransfer ke elektron dalam atom semikonduktor. Proses ini menyebabkan elektron tersebut "melompat" dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Material semikonduktor dirancang sedemikian rupa sehingga elektron-elektron ini dapat dengan efisien menyerap energi dari foton-foton cahaya matahari. Selama proses ini, foton-foton yang diserap membuat elektron-elektron dalam material semikonduktor bergerak dan membentuk suatu bentuk energi yang dapat diambil dan digunakan.
Selama proses penyerapan ini, beberapa foton mungkin tidak diserap dan dapat tercerai berdasarkan karakteristik material semikonduktor dan panjang gelombang cahaya. Foton-foton yang tidak diserap dapat menghasilkan panas di sel surya, tetapi fokus utama adalah pada foton-foton yang dapat menyebabkan pelepasan elektron dan menghasilkan arus listrik.
Pelepasan Elektron
Energi dari foton menggerakkan elektron dalam material semikonduktor, menyebabkan pelepasan elektron dari atom semikonduktor.
Ketika energi dari foton mencapai material semikonduktor di sel surya, suatu fenomena yang dikenal sebagai konduksi fotolistrik terjadi. Ini adalah tahap kritis dalam transformasi energi matahari menjadi energi listrik yang dapat digunakan. Proses ini dimulai dengan energi foton yang memberikan dorongan energi pada elektron dalam atom-atom material semikonduktor.
Energi yang diterima oleh elektron ini dapat menyebabkannya melepaskan diri dari ikatan atom, menciptakan apa yang dikenal sebagai pasangan elektron-bebas dan lubang elektron. Lubang ini adalah area di mana sebuah elektron sebelumnya berada sebelum melepaskan diri. Keberadaan pasangan ini menciptakan muatan positif dan negatif yang bergerak ke arah yang berlawanan.
Fenomena pelepasan elektron ini menghasilkan muatan listrik yang dapat digunakan untuk menghasilkan arus listrik. Ketika elektron melepaskan diri, muatan negatifnya bergerak menuju elektroda negatif atau katoda, sedangkan lubang elektron yang tersisa bergerak menuju elektroda positif atau anoda. Inilah yang menciptakan arus listrik yang dapat digunakan sebagai sumber daya.
Material semikonduktor yang digunakan dalam sel surya dirancang dengan teliti untuk memfasilitasi konduksi fotolistrik ini. Struktur kristal dan karakteristik material semikonduktor memainkan peran kunci dalam memastikan pelepasan elektron terjadi dengan efisien, mengoptimalkan hasil energi yang dapat diambil dari cahaya matahari.
Pembentukan Arus Listrik
Elektron-elektron yang dilepaskan membentuk arus listrik karena mereka bergerak ke arah elektroda negatif, sementara lubang elektron yang ditinggalkan bergerak ke arah elektroda positif.
