vi

vii

LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA 2EFEK FOTOVOLTAIK(SEL SURYA)

Asisten :Dadi Irawan(G74110020)Pramudya Wardhani (G74110008)Citra Kusumawardhani (G74110069)

Rekan Kerja :1. Prandika Nur Pratama(G74120018)2. Amelia Indriyani(G74120019)3. M. Arief C.(G74120071)

Iwan KurniawanG64120119

DEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMINSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR2015

Judul Efek Fotovoltaik (Sel Surya)Tujuan 1. Memahami konsep dasar teknologi fotovoltaik.2. Memahami karakteristik sel surya.3. Menentukan daya keluaran dan factor pengisian (fill factor).Peralatan dan Bahan1. Panel sel surya.2. Sumber cahaya/Lampu3. Catu daya/Power supply.4. Potensiometer5. Amperemeter 6. Voltmeter.7. Kabel Penghubung.8. Laptop. Dasar TeoriSel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah piranti yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, selain digunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal.Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere percm2. Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu.Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang.Data dan Pengolahan dataHasil EksperimenTabel 1 Hubungan antara tegangan dan arustegangan (V)Arus (mA)

08

0.0077.84

0.0087.81

0.0097.8

0.0097.79

0.017.78

0.0117.75

0.0127.74

0.0147.73

0.0317.71

0.0477.70

0.0497.67

0.0937.65

0.1517.64

0.1517.63

0.1517.54

0.4027.43

0.7847.29

0.7877.16

1.0996.94

1.9536.44

3.1995.84

3.35.4

43.4

41.58

41.38

41.19

41.17

41.03

40.94

40.73

40.7

Grafik Hubungan Antara Tegangan versus Arus

PembahasanSolar cell merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa sel dan beragam jenis. Penggunaan solar cell ini telah banyak di gunakan di negara-negara berkembang dan negara maju dimana pemanfaatannya tidak hanya pada lingkup kecil tetapi sudah banyak digunakan untuk keperluan industri sehingga energi matahari dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif. Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan energi lain. Keuntungan yang dapat diperoleh adalah jumlahnya cukup besar kontinyu, tidak menimbulkan polusi terdapat dimana-mana dan tidak mengeluarkan biaya. Untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem panel surya tersebut masih harus dilengkapi pula dengan suatu sistem control yang berfungsi untuk mengatur arah permukaan dari panel surya agar selalu menghadap matahari sehingga energi dari sinar matahari dapat sepenuhnya ke permukaan panel surya.

Efek fotovoltaik pertama kali diperkenalkan pada tahun 1839 oleh fisikawan Perancis Alexandre-Edmond Becquerel. Dia bereksperimen menggunakan sel larutan elektrolisis yang dibuat dari dua elektroda. Kemudian Becquerel menemukan bahwa beberapa material jenis tertentu memproduksi arus listrik dalam jumlah kecil ketika terkena cahaya. Akan tetapi, sel surya yang pertama dibuat baru pada tahun 1883 oleh Charles Fritts, melingkupi semikonduktor selenium dengan sebuah lapisan emas yang sangat tipis untuk membentuk sambungan-sambungan. Alat tersebut hanya memiliki efisiensi 1%. Pada tahun 1941,seorang peneliti bernama Russel Ohl berhasil mengembangkan teknologi sel surya dan dikenal sebagai orang pertama yang membuat paten piranti solar sel modern. Bahan yang digunakan adalah silikon dan mampu menghasilkan efisiensi sebesar 4%. Era sel surya modern baru dimulai setelah penemuan fenomena photovoltaik pertama pada tahun 1954, yakni ketika tiga peneliti Bell Laboratories di Amerika Serikat (Chapin,Fullr,dan Pearson) secara tidak sengaja menemukan bahwa sambungan dioda p-n dari silikon mampu membangkitkan tenaga listrik ketika lampu laboratorium dinyalakan. Pada tahun yang sama, usaha mereka telah berhasil membuat 7 sel surya pertama dengan efisiensi sebesar 6%. Pada akhirnya , penelitian sel surya yang berkembang hingga saat ini memiliki banyak jenis dan variasi teknologi pembuatannya (Hayt, 2006).Eksperimen sel surya dimulai dengan merangkai alat alat seperti voltmeter, amperemeter, modul sel surya, dan potensiometer. Sel surya disinari dengan menggunakan lampu merkuri bertegangan 500 V yang telah dipanaskan. Pengambilan data dilakukan dengan melihat perubahan angka tegangan dan arus pada voltmeter dan amperemeter yang disebabkan oleh potensiometer yang diputar perlahan dari resistansi minimum sampai maksimum.Pada grafik diatas, plot yang terbentuk mengikuti pola logaritmik. Arus (I) berbanding terbalik dengan tegangan (V) dan resistansi. Semakin kecil tegangan yang dihasilkan (resistansi kecil) maka arus yang dihasilkan semakin besar hingga mencapai tegangan minimum. Voc adalah tegangan yang dibaca pada saat arus tidak mengalir atau bisa disebut juga arus sama dengan nol. Isc adalah adalah arus maksimal yang dihasilkan oleh modul sel surya dengan cara menge-short-kan kutub positif dengan kutub negatif pada modul surya. (Sari, 2013).Kesulitan terjadi pada saat terjadi kesalahan dalam perangkaian alat alat eksperimen dan data yang diambil tidak sesuai sehingga harus dilakukan pengulangan perangkaian dan pengambilan data. Aplikasi dari sel surya sudah banyak diterapkan di dunia terutama di Indonesia karena terletak di garis ekuator. Contohnya rumah yang menggunakan panel surya untuk kebutuhan listriknya. Saat siang hari, energi listrik dikumpulkan dengan panel surya sepanjang matahari belum terbenam. Pada malam hari, energi tersebut digunakan untuk menerangi rumah. Sel surya dapat mengurangi jumlah pemakaian listrik yang berasal dari pembangkit yang menggunakan bahan bakar minyak yang menyebabkan polusi.

SimpulanPada eksperimen ini, praktikan dapat memahami konsep teknologi sel surya dan fotovoltaik yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik dengan prinsip kerja dari semikonduktor. Keluaran yang dihasilkan dapat diukur dengan adanya arus rangkaian pendek (Isc) dan tegangan rangkaian terbuka (Voc).Daftar Pustaka[1] Sari, Ajeng Purnama. 2013.Pengukuran Karakteristik Sel Surya Tersedia : https://www.academia.edu/10364593/Pengukuran_Karakteristik_Sel_Surya (15 Maret 2015)

[2] Hayt, William H.2006.Rangkaian Listrik Edisi Keenam. New York (US) : Mcgraw Hill

Riwayat Penulis dan Foto saat Praktikum)Penulis bernama Iwan Kurniawan, lahir di Bogor pada tanggal 3 Juli 1994. Penulis berasal dari Pekanbaru, Provinsi Riau. Penulis sekarang sedang menempuh pendidikannya di Institut Pertanian Bogor dengan program studi Ilmu Komputer. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN 010 Bengkalis pada tahun 2006 lalu pendidikan SLTP di SMPN 1 Bengkalis. Lalu Penulis melanjutkan pendidikan SLTA di SMAN 1 Pekanbaru dan lulus pada tahun 2012.