Mengupas sejarah penemuan dan perkembangan panel surya mengubah dunia

Dari inovasi awal hingga penyebaran global

Panel surya, juga dikenal sebagai photovoltaic (PV) cells, telah menjadi salah satu teknologi energi terbarukan yang paling menonjol dalam beberapa dekade terakhir. Dengan kemampuannya untuk menghasilkan listrik dari sinar matahari, panel surya telah mengalami perkembangan signifikan sejak penemuan pertamanya. Banyak para ilmuwan yang terlibat dalam sejarah evolusi penemuan panel surya yang sangat berjasa dari inovasi awal hingga menjadi listrik energi terbarukan yang sudah digunakan secara global saat ini. Mari kita telusuri sejarah evolusinya berikut ini. 

1. Penemuan Awal:

Perjalanan bermula dari peneliti Fisika asal Perancis, Alexandre-Edmond Becquerel, menemukan efek fotovoltaik pada tahun 1839. Dia menemukan bahwa ketika cahaya jatuh pada elektroda dalam larutan elektrolit, terjadi pembangkitan listrik. Walaupun penemuan ini menandai langkah awal dalam pengembangan panel surya, teknologi pada saat itu masih belum cukup maju untuk aplikasi praktis.

Dilansir dari situs SmithsonianMagazine.com, efek fotovoltaik merupakan proses yang menghasilkan tegangan atau arus listrik ketika terkena cahaya atau energi radiasi. Beberapa dekade kemudian, matematikawan Perancis Augustin Mouchot terinspirasi oleh karya Edmond dan mendaftarkan paten untuk mesin bertenaga surya pada tahun 1860-an.

Di tahun 1883, Charles Fritts, seorang insinyur Amerika, membuat sel surya pertama dengan menggunakan lapisan tipis emas pada permukaan semikonduktor (selenium). Tingkat efisiensi yang dicapai baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, tetapi kemudian dipakai sebagai sensor cahaya. Beberapa tahun kemudian pada tahun 1888, penemu Edward Weston menerima dua paten untuk sel surya – Paten AS 389,124 dan Paten AS 389,425 . Untuk kedua paten tersebut, Weston mengusulkan, “untuk mengubah energi radiasi yang berasal dari matahari menjadi energi listrik, atau melalui energi listrik menjadi energi mekanik .” Energi cahaya difokuskan melalui lensa (f) ke sel surya (a), “sebuah termopile (perangkat elektronik yang mengubah energi panas menjadi energi listrik) yang terdiri dari batangan logam yang berbeda.” Cahaya memanaskan sel surya dan menyebabkan elektron dilepaskan dan arus mengalir. Dalam hal ini, cahaya menghasilkan panas, yang kemudian menghasilkan listrik; ini adalah kebalikan dari cara kerja bola lampu pijar, mengubah listrik menjadi panas yang kemudian menghasilkan cahaya.

Pada tahun yang sama, seorang ilmuwan Rusia bernama Aleksandr Stoletov menciptakan sel surya pertama berdasarkan efek fotolistrik, yaitu ketika cahaya jatuh pada suatu material dan elektron dilepaskan. Efek ini pertama kali diamati oleh fisikawan Jerman, Heinrich Hertz. Dalam penelitiannya, Hertz menemukan bahwa lebih banyak energi yang diciptakan oleh sinar ultraviolet dibandingkan cahaya tampak. Saat ini, sel surya menggunakan efek fotolistrik untuk mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik. 

Tahun 1905, Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai efek fotolistrik. Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket atau “quanta of energi” yang kini lazim disebut “photon.” Teorinya ini sangat sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein mengenai efek fotolistrik dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan, seorang ahli fisika berkebangsaan Amerika yang mendapatkan Nobel Prize untuk karya efek fotolistrik tersebut. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan efek fotolistrik yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.

2. Pengembangan Pertama:

Pada tahun 1954, Bell Laboratories (bagian dari AT&T) di Amerika Serikat berhasil mengembangkan sel surya silikon pertama yang efisien dibandingkan selenium, sel surya ini memiliki tingkat konversi energi sebesar 6% – suatu prestasi besar pada masanya. Ditemukan oleh Daryl Chapin, Calvin Fuller, dan Gerald Pearson (dilantik ke National Inventors Hall of Fame pada tahun 2008 ) adalah otak di balik sel surya silikon di Bell Labs. Hasil penelitian ini dianggap sebagai tonggak sejarah karena menjadi dasar bagi panel surya masa depan. Namun sel surya jenis silikon ini masih terbilang mahal bagi sebagian orang dikarenakan biaya produksi yang cukup tinggi.

3. Penerapan di Luar Angkasa:

Teknologi panel surya pertama kali digunakan secara luas di luar angkasa pada tahun 1958, satelit Amerika Serikat Vanguard I menjadi satelit pertama yang menggunakan panel surya untuk memasok daya listrik. Ini membuka jalan bagi penggunaan panel surya dalam misi ruang angkasa dan memberikan dorongan besar pada penelitian dan pengembangan di industri fotovoltaik. Selama tahun 1960-an dan 1970-an, panel surya mulai digunakan secara luas dalam program antariksa oleh NASA. Satelit-satelit dan wahana antariksa memanfaatkan panel surya untuk menghasilkan listrik di luar angkasa. 

4. Perkembangan Teknologi:

Selain NASA, pada tahun 1970-an industri militer terus mengembangkan teknologi panel surya untuk aplikasi ruang angkasa. Pada saat yang sama, penelitian di sektor swasta juga meningkat, membantu meningkatkan efisiensi dan menurunkan biaya produksi panel surya.

5. Penyebaran Komersial:

Pada tahun 1980-an, panel surya mulai digunakan secara komersial di bumi, terutama untuk aplikasi terpencil dan khusus seperti menara telekomunikasi, lampu jalan, dan navigasi laut. Meskipun masih mahal, kebutuhan akan energi terbarukan dan kesadaran akan lingkungan mulai mendorong penggunaan panel surya secara lebih luas.

6. Penurunan Biaya dan Pertumbuhan Pasar:

Seiring dengan penurunan biaya produksi dan peningkatan efisiensi, pasar panel surya berkembang pesat pada awal abad ke-21. Teknologi panel surya thin-film dan peningkatan kapasitas produksi massal di negara-negara seperti Tiongkok telah mengurangi harga panel surya secara signifikan. Ini membuka pintu bagi adopsi yang lebih luas oleh masyarakat dan bisnis. Sebagai hasilnya, panel surya menjadi lebih terjangkau dan populer di seluruh dunia.

7. Penyebaran Global:

Dalam beberapa tahun terakhir, panel surya telah menjadi solusi utama dalam mendukung transisi ke sumber energi terbarukan dan merupakan sumber energi terbarukan yang paling cepat berkembang di dunia. Dengan dukungan pemerintah, insentif fiskal, dan peningkatan kesadaran akan perubahan iklim, banyak negara telah mengadopsi teknologi energi surya ini sebagai bagian penting untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. China, AS, Jerman, dan India adalah beberapa dari banyak negara yang memimpin dalam pemasangan kapasitas panel surya.

8. Tantangan dan Masa Depan:

Meskipun peningkatannya cukup pesat, industri panel surya masih menghadapi beberapa tantangan, termasuk penyimpanan energi yang efisien dan meningkatkan efisiensi konversi cahaya matahari menjadi listrik. Meskipun sumber energi yaitu cahaya matahari tidak akan habis bilamana digunakan terus menerus.

Kesimpulan:

Sejarah panel surya adalah kisah tentang inovasi teknologi yang terus berkembang dari konsep awal hingga aplikasi yang luas di seluruh dunia. Dengan terus meningkatnya efisiensi dan penurunan biaya, panel surya akan terus memainkan peran sentral dalam menyediakan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan serta berpotensi menjadi salah satu sumber energi utama bagi masa depan, membantu mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mengurangi emisi gas rumah kaca.

Sumber informasi: istimewa