JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN. PHOTOVOLTAIC

Abstrak—Telah dilakukan percobaan photovoltaic yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh intensitas cahaya lampu, lebar solar cell, dan panjang gelombang cahaya terhadap daya output solar cell. Selain itu, juga untuk mengetahui fenomena photovoltaic pada solar cell. Pada percobaan tersebut nilai tegangan dan arus keluaran akan diukur. Untuk mengukur tegangan multimeter disusun paralel dengan solar cell, sedangkan untuk mengukur arus multimeter disusun seri dengan solar cell. Dari percobaan photovoltaic kali ini dapat disimpulkan bahwa bila intensitas cahaya semakin besar maka daya output solar cell juga akan besar dan bila lebar solar cell besar maka daya output solar cell akan besar pula. Panjang gelombang cahaya yang semakin besar akan menyebabkan daya output solar cell semakin kecil, namun karena lampu yang digunakan pada percobaan kali ini memiliki karakteristik yang berbeda maka panjang gelombang yang besar menyebabkan daya output menjadi besar. Fenomena pada solar cell yakni cahaya (foton) jatuh pada permukaan solar cell yang mana ditangkap oleh semikonduktor, energi yang telah diterima oleh cahaya ini menyebabkan elektron lepas kemudian mengalir dalam semikonduktor. Elektron yang mengalir itu adalah arus listrik.

Kata Kunci—photovoltaic, solar cell, intensitas cahaya, panjang gelombang

I. PENDAHULUAN

eknologi photovoltaic saat ini sudah sangat dikenal oleh kalangan masyarakat sekitar, yang mana teknologi

tersebut digunakan sebagai salah satu cara untuk memanfaatkan energi surya. Photovoltaic sendiri yakni sebuah teknologi yang menggunakan solar cell untuk mengubah cahaya menjadi listrik. [1]

T

Solar cell merupakan alat sel fotovoltaik yang dapat mengubah energi elektromagnetik matahari menjadi energi listrik. Sel fotovoltaik yaitu jenis semikonduktor yang terdiri dari sambungan P-N dengan sumber arus konstan yang dihasilkan oleh pelepasan elektron yang berada di pita valensi ke pita konduksi. [3]

Bahan semikonduktor dapat berupa silikon dan germanium. Bahan tersebut diklasifikasikan berkelakuan antara sebagai konduktor yang baik dan sebagai isolator yang baik. Untuk membuat silikon menjadi solar cell, bahan ini diubah dengan menambahkan sejumlah kecil unsur lain (doping). Silikon yang disuntik dengan fosfor dinamakan silikon tipe N dan silikon yang disuntik dengan boron dinamakan silikon tipe P. [2]

Dalam percobaan ini penulis ingin melihat pengaruh intensitas cahaya lampu, lebar solar cell, dan panjang gelombang cahaya terhadap daya output solar cell. Selain itu, penulis juga ingin mengetahui fenomena photovoltaic pada

solar cell. Berdasarkan latar belakang di atas, maka permasalahan yang akan diselesaikan adalah bagaimana pengaruh intensitas cahaya lampu terhadap daya output solar cell, bagaimana pengaruh lebar solar cell terhadap daya output solar cell, dan bagaimana pengaruh panjang gelombang cahaya terhadap daya output solar cell, serta bagaimana fenomena photovoltaic pada solar cell. [4]

II.METODE

A. Tahap Telaah

Pada percobaan photovoltaic akan didapatkan nilai tegangan output dan arus output, kemudian dilanjutkan dengan perhitungan daya dari rumus berikut:

................................................................................ (1)

Perhitungan tersebut bertujuan agar dapat mengetahui pengaruh intensitas cahaya lampu, lebar solar cell, dan panjang gelombang cahaya terhadap daya output solar cell.

Langkah awal percobaan ini yakni menyiapkan peralatan dan bahan yang digunakan pada percobaan photovoltaic, diantaranya solar cell (2.5cm x 2.5cm), solar cell (5cm x 5cm), circuit diagram, lighting module, base unit, filter warna merah, filter warna kuning, filter warna biru, multimeter, power supply, test lead black, dan test lead red.

Langkah selanjutnya yakni mengecek Vin yang digunakan dengan multimeter. Variasi Vin yang dipakai pada percobaan adalah 1volt, 1.5volt, dan 2volt. Namun ketika diukur dengan multimeter ternyata Vin nya adalah 1.5volt, 2volt, dan 2.4volt, sehingga pada analisa data variasi V in yang digunakan ditulis seperti hasil yang terukur pada mutimeter, kemudian Iin yang digunakan juga dicek dengan multimeter. Namun karena pada saat pengecekan Iin multimeter tidak berfungsi, sehingga asisten menghimbau untuk langsung melakukan percobaan tanpa mengecek Iin. Setelah itu, rangkaian alat disusun seperti gambar 1 dan gambar 2. Pada percobaan menggunakan variasi filter 3 warna yaitu filter warna merah, filter warna kuning, dan filter warna biru. Filter warna tersebut diletakkan di atas solar cell, yang mana bila ingin mendapatkan keakuratan data maka filter warna harus menutupi seluruh bagian solar cell. Variasi solar cell yang digunakan yakni solar cell (2.5cm x 2.5cm) dan solar cell (5cm x 5cm). Setelah filter warna diletakkan di atas solar cell, lalu di atas filter warna tersebut ditutupi dengan kotak lampu yang telah terhubung dengan power supply. Pada pengukuran tegangan keluaran (Vout) multimeter disusun paralel dengan solar cell. Setelah rangkaian alat disusun,

PHOTOVOLTAIC

Rahmania Mawasah, Biaunik Niski Kumila, BudianaJurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: rmawasah@yahoo.co.id

1

JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN. PHOTOVOLTAIC

tegangan output nya diukur, kemudian dicatat pada tabel. Selanjutnya pada pengukuran arus keluaran (Iout) multimeter disusun seri dengan solar cell. Setelah rangkaian alat disusun, arus output nya diukur, kemudian dicatat pada tabel.

Gambar 1 Rangkaian untuk mengukur arus

Gambar 2 Rangkaian untuk mengukur tegangan

Flow chart percobaan photovoltaic:

2

Pengecekan Vin dengan multimeter

Pengecekan Iin dengan multimeter

Start

Perangkaian alat

Pada Pengukuran IoutPada Pengukuran Vout

Solar cell paralel dengan

multimeter

Solar cell seri dengan

multimeter

Variasi Vin, filter warna, dan solar

cell

Variasi Vin, filter warna, dan solar

cell

Hasil

Finish

Lampu menyala

Ya

Tidak

Lampu menyala

Ya

Tidak

JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN. PHOTOVOLTAIC

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil percobaan seperti yang ada pada tabel 1. Percobaan photovoltaic yang dilakukan menggunakan variasi tiga tegangan yakni 1.5volt, 2volt, dan 2.4volt. Variasi tersebut digunakan untuk mengetahui pengaruh intensitas cahaya lampu terhadap daya output solar cell, sedangakan variasi filter warna (merah, kuning, biru) digunakan untuk mengetahui pengaruh panjang gelombang cahaya terhadap daya output solar cell, sedangkan variasi solar cell (solar cell 2.5cm x 2.5cm dan solar cell 5cm x 5cm) digunakan untuk mengetahui pengaruh lebar solar cell terhadap daya output solar cell.

Berdasarkan teori yang ada, warna merah memiliki panjang gelombang yang paling besar, tetapi frekuensinya paling rendah dibandingkan warna-warna yang lain (jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu), kalau warna ungu memiliki panjang gelombang paling rendah, tetapi frekuensinya paling besar dibandingkan warna-warna yang lain (merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan nila). Daya output solar cell berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya, sehingga bila panjang gelombang semakin besar, maka daya output solar cell akan semakin kecil. Dari hasil percobaan yang ada pada tabel 1 dapat dilihat bahwa daya output solar cell yang diberi filter warna merah lebih besar dibandingkan dengan warna kuning dan warna biru. Urutan daya output solar cell dari besar ke kecil yakni filter warna merah, filter warna kuning, dan filter warna biru. Padahal seharusnya urutan daya output solar cell dari besar ke kecil yaitu filter warna biru, filter warna kuning, dan filter warna merah. Hal tersebut terjadi dikarenakan oleh kesalahan dari praktikan. Kesalahan tersebut dimungkinkan terjadi saat pembacaan tegangan keluaran dan arus keluaran pada multimeter. Kesalahan yang lain juga dapat disebabkan karena percobaan hanya dilakukan sekali, padahal bila ingin mendapatkan hasil yang akurat harusnya dilakukan pengulangan percobaan minimal tiga kali. Namun bila dianalisis lebih lanjut lagi ternyata bola lampu yang dipakai juga mempengaruhi urutan besarnya daya output solar cell yang dipengaruhi oleh panjang gelombang, karena pada dasarnya setiap lampu memiliki karakteristik sendiri, jadi untuk lampu yang digunakan pada percobaan kali ini membuat urutan daya output solar cell yang dipengaruhi oleh panjang gelombang dari besar ke kecil yakni merah, kuning, dan biru.

Intensitas cahaya sebanding dengan daya output solar cell, sehingga bila intensitas cahaya besar, maka daya output solar cell juga besar. Pada hasil percobaan didapatkan hasil seperti teori yang ada yakni pada tegangan 2.4volt daya output solar cell paling besar, sedangkan pada tegangan 1.5volt daya output solar cell paling kecil.

Solar cell yang digunakan pada percobaan ada dua macam antara lain solar cell 1 (2.5cm x 2.5cm) dan solar cell 2 (5cm x 5cm). Lebar solar cell berpengaruh terhadap daya output solar cell. Semakin kecil lebar solar cell maka daya output solar cell tersebut akan semakin kecil pula. Hal tersebut dapat terbukti pada percobaan yang telah dilakukan kali ini. Dari hasil percobaan daya output solar cell akan menjadi

besar jika lebar solar cell juga besar. Dalam hal ini solar cell 2 daya outputnya lebih besar dibandingkan solar cell 1.

Tabel 1. Hasil percobaan photovoltaic

No

Jenis Solar

Filter Warna

Vin

(volt)

Vout

(volt) Iout (A)

Pout

(watt)

1Solar 1

Merah

1.5

0.4 0.004 0.0016

Solar 2 0.4 0.0084 0.00336

2Solar 1 Kunin

g0.4 0.005 0.002

Solar 2 0.4 0.007 0.0028

3Solar 1

Biru0.4 0.0038 0.00152

Solar 2 0.35 0.006 0.0021

4Solar 1

Merah

2

0.44 0.018 0.00792

Solar 2 0.45 0.01 0.0045

5Solar 1 Kunin

g0.44 0.016 0.00704

Solar 2 0.4 0.008 0.0032

6Solar 1

Biru0.44 0.012 0.00528

Solar 2 0.4 0.007 0.0028

7Solar 1

Merah

2.4

0.48 0.02 0.0096

Solar 2 0.48 0.032 0.01536

8Solar 1 Kunin

g0.48 0.016 0.00768

Solar 2 0.47 0.024 0.01128

9Solar 1

Biru0.48 0.015 0.0072

Solar 2 0.47 0.022 0.01034

Grafik 1. Solar cell 1 (2.5cm x 2.5cm)

3

JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN. PHOTOVOLTAIC

Grafik 2. Solar cell 2 (5cm x 5cm)

IV. KESIMPULAN

Dari percobaan photovoltaic kali ini dapat disimpulkan bahwa bila intensitas cahaya semakin besar maka daya output solar cell juga akan besar dan bila lebar solar cell besar maka daya output solar cell akan besar pula. Panjang gelombang cahaya yang semakin besar akan menyebabkan daya output solar cell semakin kecil, namun karena lampu yang digunakan pada percobaan kali ini memiliki karakteristik yang berbeda maka panjang gelombang yang besar menyebabkan daya output menjadi besar. Fenomena pada solar cell yakni cahaya (foton) jatuh pada permukaan solar cell yang mana ditangkap oleh semikonduktor, energi yang telah diterima oleh cahaya ini menyebabkan elektron lepas kemudian mengalir dalam semikonduktor. Elektron yang mengalir itu adalah arus listrik.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium fisika modern, Biaunik dan Budiana (asisten dalam percobaan photovoltaic), yang telah bersedia membantu baik pada saat sebelum dilaksanakannya percobaan maupun pada saat sesudahnya (briefing jurnal). Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada tim kelompok 1 atas kerja samanya dalam melaksanakan praktikum.

DAFTAR PUSTAKA[1] Sunarno, Hasto. 1986. “Deteksi Cahaya”.[2] Rio, Reka. 1982. “Fisika dan Teknologi Semikonduktor”. Jakarta:

Pradnya Paramita.[3] Lestie. 1978. “Solar Energy Conversion”. New York: Permagon Press.[4] Wiyatmo, Yusman. 2007. “Fisika Modern”. Yogyakarta: Pustaka

Pelajar.

4