SEL SURYARara Amita Putri (140310120042)Program Studi Fisika,
FMIPA Universitas Padjadjaran18 November 2014Asisten : Wendy
Paramandita
AbstrakEnergi terbaharukan adalah energi yang sangat dicari
untuk dimanfaatkan saat ini. Salah satunya adalah cahaya matahari
yang tidak pernah habis. Cahaya matahari menjadi alah satu energi
alternatif untuk memenuhi kebutuhan energy listrik. Sel surya atau
solar sel yang merupakan piranti elektronik untuk mengubah cahaya
matahari menjadi tegangan listrik mempunyai berbagai karakteristik
yang perlu diketahui. Salah satunya adalah efek fotovoltaik.Pada
eksperimen ini diperoleh karakteristik dari sel surya berupa grafik
I V, fill factor dan efisiensi. Nilai fill factor dan efisiensi sel
surya yang diperoleh sebesar 44.53% dan 10.06% dari eksperimen
tanpa penghalang, 50.73% dan 1.50% dari eksperimen dengan
penghalang berwarna merah, 50.86% dan 0.67% dari eksperimen dengan
penghalang berwarna hijau. Dari nilai fill factor secara
keseluruhan cukup efisien. Namun dari eksperimen dengan penghalang,
menggunakan warna merah lebih efisien.
Kata kunci : Cahaya matahari, Sel Surya, Efek fotovoltaik, fill
factor, Efisiensi.
I. II. PendahuluanKebutuhan akan energi saat ini sangat tinggi.
Energi listrik yang bisa dikatakan energi paling mendasar semakin
dibutuhkan dalam berbagai segi kehidupan. Dengan semakin
berkembangnya zaman, untuk memenuhi kebutuhan energi listrik
tersebut konversi energi dari berbagai macam energi alam gencar
dikembangkan. Salah satunya adalah energi dari cahaya matahari yang
tidak bisa dihilangkan. Konversi energi cahaya tersebut bisa
menggunakan sel surya.Tujuan utama eksperimen ini adalah untuk
mempelajari efek fotovoltaik, menentukan karakteristik sel surya,
dan mengoptimisi konversi energi surya menjadi energi listrik. Tiga
tujuan utama ini bisa memberikan informasi mengenai sel surya yang
baik sehingga bisa dimaksimalkan pengembangan sel suryanya.
III. Teori DasarSel surya merupakan salah satu produk teknologi
yang dikembangkan pada bahan semikonduktor yang mampu menyerap
gelombang electromagnet dan konversi energi cahaya (photon) menjadi
energi listrik secara langsung. Ketika energi photon yang datang
lebih besar dari celah energi ini maka photon akan diserap oleh
semikonduktor untuk membentuk pasangan electron-hole sebagai
pembawa muatan (carrier). Selanjutnya elektron dan hole bergerak
berturut turut ke arah lapisan p dan n sehingga timbul beda
potensial dan photocurrent (arus yang dihasilkan cahaya) ketika
kedua muatan melintasi daerah sambungan p-n.[1]
Gambar 1. Skema Photocurrent Pada Sel Surya
Karakteristik Sel Surya Arus Tegangan
Gambar 2. Karakteristik V I Sel Surya
Cahaya mengakibatkan kurva V I dioda pada gambar 2 turun dari
kuadran pertama ke kuadran empat dimana daya dapat dihasilkan dari
dioda melalui arus bocor pada kuadran empat. Dari gambar 2 dapat
disimpulkan bahwa persamaan sel surya dapat diambil dari persamaan
dioda yaitu :
.(1)
Dimana I adalah arus pada sel surya, Io adalah arus saturasi
dioda, IL adalah arus cahaya, q muatan elektron, V tegangan sel
surya, n faktor kualitas dioda, k konstanta Boltzman dan T suhu
ambien.
Faktor Pengisian (Fill Factor)Faktor pengisian sel surya
merupakan perbandingan antara daya keluaran maksimum terhadap daya
teoritisnya atau dapat dinyatakan sebagai berikut : ..(2)
Kualitas sel surya biasanya dinyatakan dengan nilai fill factor
(FF) yangmenunjukkan besarnya kemampuan sel surya menyerap cahaya
yang diterimanya. Atau sering juga dinyatakan dengan nilai
efisiensi. Semakin besar nilai fill factor atau efisiensi maka sel
surya tersebut semakin baik. Modul sel surya komersial berbahan
Kristal saat ini memiliki efisiensi 14% 16%. Pengaruh bahan adalah
dominan dalam hal ini. Contohnya sel surya berbahan polimer/organik
( = 4% - 5%), armophous silicon ( = 6%), dan multijunction ( =
30%).[2]
IV. PercobaanAlat dan Bahan
Gambar 3. Susunan peralatan pengukuran kurva karakteristik solar
selMetode EksperimenDalam eksperimen ini dilakukan beberapa
praktikum diantaranya menentukan intensitas dari berbagai variasi
jarak dengan penghalang dan tanpa penghalang. Selanjutnya dilakukan
percobaan menentukan tegangan dan arus dari berbagai variasi jarak
baik menggunakan penghalang maupun tidak. Eksperimen terakhir
dengan menambahkan pengaruh suhu terhadap eksperimen.
V. Data dan AnalisisData PercobaanTabel 1KeadaanFF (%) (%)
Tanpa Penghalang44.5310.06
Penghalang Merah50.731.50
Penghalang Hijau50.860.67
Grafik Percobaan 1
Grafik Percobaan 2
Grafik Percobaan 3
Grafik Percobaan 4
Grafik Percobaan 5
AnalisaBerdasarkan tabel 1 dapat dilihat perbandingan fill
factor dan efisiensi saat eksperimen baik tanpa penghalang maupun
menggunakan penghalang warna merah dan hijau. Berdasarkan fill
factor diperoleh nilai terbesar saat menggunakan penghalang hijau.
Seharusnya nilai terbesar adalah saat eksperimen tanpa penghalang
karena sumber cahaya langsung mengenai sel surya tanpa mengalami
pengurangan intensitas oleh penghalang berwarna. Sedangkan
berdasarkan nilai efisinesinya diperoleh nilai terbesar dari
eksperimen tanpa menggunakan penghalang. Sedangkan jika
membandingkan antara efisinsi pada eksperimen penghalang merah dan
hijau efisiensi lebih besar diperoleh dari eksperimen dengan
penghalang merah. Hal ini berhubungan dengan panjang gelombang
antara kedua warna tersebut. Panjang gelombang merah yang lebih
panjang membuat energinya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan
gelombang hijau. Sehingga terhalang lebih kuat. Berdasarkan seluruh
grafik arus terhadap tegangan menunjukkan bahwa hubungan linier dan
berbanding terbalik. Pada grafik percobaan tiga menunjukkan bahwa
semakin jauh jarak sumber cahaya dengan sel surya maka arus dan
tegangan yang diperoleh akan semakin kecil.
VI. SimpulanEfek fotolistrik adalah efek yang mendasari sistem
kerja sel surya yaitu mengubah cahaya menjadi besaran listrik. Dari
praktikum ini diperoleh nilai fill factor dan efisiensi yang
menunjukkan bahwa sel surya cukup efisien, kecuali saat diberi
penghalang hijau. Optimalisasi sel surya bisa dilakukan untuk
menambah efisiensi dari sel surya. Optimalisasi ini bisa dilakukan
dengan memfokuskan cahaya langsung pada sel surya agar intensitas
sinar yang ditangkap sel surya besar.
Daftar Pustaka[1] Diputra, Wibeng. 2008. Sel Surya. FT UI.[2]
Ramadhan, Firman. 2010. Karakteristik Sel
Surya.http://mfirmanramadhan.files.wordpress.com (diakses 02
Oktober 2014 Pukul 05.01 WIB)
