BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam

penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.

Kemajuan ini disebabkan oleh salah seorang ahli fisikawan meneliti tentang

Gelombang elektromagnetik yaitu Hipotesis Maxwell, Hipotesis ini yang

melahirkan/ memunculkan gagasan baru tentang gelombang elektromagnetik.

Keberhasilan Maxwell dalam menemukan teori gelombang elektromagnetik

membuka cakrawala baru di dunia komunikasi. Keberhasilannya dapat dilihat

dari Sistem komunikasi radio, televisi, telepon genggam, dan radar yang

merupakan keberhasilan Oleh Maxwell. Dunia terasa begitu kecil sehingga

berbagai peristiwa yang terjadi di belahan bumi, tidak peduli jauhnya, dapat

segera diketahui dan disebarluaskan melalui sarana yang memanfaatkan

gelombang elektromagnetik, bahkan dunia di luar bumi. Dewasa ini, kegunaan

Gelombang Elektromagnetik tidak hanya bermanfaat di bidang teknologi,

tetapi merambah ke bidang kehidupan lainnya, antara lain yaitu bidang

kedokteran, bidang industri, bidang pangan, dan lain-lain.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang di maksud dengan gelombang elektromagnetik ?

2. Apa saja Spektrum dari Gelombang Elektromagnetik ?

3.   Apa saja Karakteristik Gelombang Elektromagnetik ?

4. Bagaimana peranan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-

hari?

5. Bagaimana peranan gelombang elektromagnetik sebagai aplikasi pada

pemanfaatan solar sel ?

1

1.3 Tujuan Penulisan

Dapat mengetahui apa itu gelombang elektromaknetik.

Dapat menjelaskan macam-macam gelombang elektromaknetik

Dapat menjelaskan karakteristik masing-masing gelombang

elektromaknetik.

Dapat memahami dan mengetahui peranan atau manfaat gelombang

elektromaknetik dalam kehidupan sehari-hari.

Dapat mengetahui peranan penting elektromagnetik sebagai pemanfaatan

solar sel bagi kehidupan sehari-hari

1.4 Manfaat Penulisan

Adapun manfaat penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi kewajiban

dalam tugas perkuliahan serta untuk lebih mendalami pembahasan materi

tentang gelombang elektromagnetik dan peranannya.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

2.1.1 Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat

walau tidak ada medium. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang

transversal yang gangguannya berupa medan listrik E dan medan magnet B saling

tegak lurus dan keduanya tegak lurus arah rambat gelombang. Karena gangguan

gelombang elektromagenik adalah medan listrik dan medan magnetik maka

gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam vakum. Semua jenis

gelombang elektromagnetik merambat dalam vakum dengan kecepatan sama yaitu

c = 3 x 108 m/s yang disebut dengan tetapan umum.

Gelombang elektromagnetik: gelombang magnet (B) dan medan listrik (Ē)

beserta arah perambatannya

2.1.2 Spektrum Gelombang Elektromagnetik

3

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang

gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar

spektrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang

(diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan

panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai

ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi

tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

1. Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau

frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah

atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan

dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh

muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-

muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator.

Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula.

Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan

mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

  

2. Gelombang mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan

frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh

sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan

menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang

waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave

oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio

Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah

benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat

pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat gelombang elektromagnetik c

= 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan

penerimaan.

3. Sinar Inframerah

4

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau

daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa

spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang

dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung

spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum

merah itu disebut radiasi inframerah.

Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang

bergetar karena benda dipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan

sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada

suhu dan warna benda. 

4. Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh

kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik

yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi

tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk

cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya

salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang

telekomunikasi dan kedokteran.

5. Sinar Ultraviolet 

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016

Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10-8 m 10-7 m. gelombang ini

dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber

utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi, lapisan ozon yang

ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan

meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup

dibumi.

6. Sinar X 

Sinar X mempunyai frekuensi yang besar, dan panjang gelombangnya

sangat pendek. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat,

dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium

setebal 1 cm.    

5

7. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara yang paling besar dan panjang

gelombang terkecil. Sinar Gama memliki daya tembus paling besar, yang

menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

2.1.3 Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

1. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium

atau dalam ruang hampa udara.

2. Gelombang Elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

3. Gelombang Elektromagnetik tidak memiliki muatan listrik sehingga

bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik.

4. Gelombang elektromagnetik dapat mengalami pemantulan (refleksi),

pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi),

pengutuban (polarisasi).

5. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan,

sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus.

6

2.1.4 Konsep Gelombang Elektromagnetik

Keberadaan gelombang elektromagnetik didasarkan pada hipotesis

Maxwell “James Clark Maxwell ” dengan mengacu pada 3 fakta relasi antara

listrik dan magnet yang sudah ditemukan :

a. Percobaan Oersted yang berhasil membuktikan : arus listrik dalam

konduktor menghasilkan medan magnet disekitarnya (jarum kompas

menyimpang bila di dekatkan pada kawat yang dialiri arus listrik)

b. Percobaan Faraday yang berhasil membuktikan batang konduktor yang

menghasilkan GGL induksi pada kedua ujungnya bila memotong medan

magnet

c. Percobaan Faraday yang menunjukkan perubahan fluks magnetik pada

kumparan menghasilkan arus induksi dalam kuparan tersebut

Didasarkan pada penemuan Faraday “Perubahan Fluks magnetik dapat

menimbulkan medan listrik” dan arus pergeseran yang sudah dihipotesakan

Maxwell sebelumnya, maka Maxwell mengajukan suatu hipotesa baru : “Jika

perubahan fluks magnet dapat menimbulkan medan listrik maka perubahan Fluks

listrik juga harus dapat menimbulkan medan magnet” Hipotesa ini dikenal

dengan sifat simetri medan listrik dengan medan magnet.

Bila Hipotesa Maxwell benar, konsekuensinya perubahan medan listrik

akan mengakibatkan medan magnet yang juga berubah serta sebaliknya dan

keadaan ini akan terus berulang. Medan magnet atau medan listrik yang muncul

akibat perubahan medan listrik atau medan magnet sebelumnya akan bergerak

(merambat) menjauhi tempat awal kejadian. Perambatan medan listrik dan medan

magnet inilah yang disebut sebagai gelombang elektromagnetik. Kebenaran

Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang elektromagnetik pada akhirnya

dibuktikan oleh “ Heinrich Hertz”

7

Maxwell menyatakan bahwa gangguan pada gelombang elektromegnetik

berupa medan listrik dan medang magnetik yang selalu saling tegak lurus, dan

keduanya tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang.

Perambatan Gelombang Elektromagnetik

Rumus cepat rambat gelombang elektromagnetik Maxwell:

c : cepat rambat gelombang elektromagnetik = 2,99792 x 108 m/s = 3 x 108 m/s

: permeabilitas vakum = 4 x 10-7 Wb A-1 m-1

: permitivitas vakum = 8,85418 x 10-12 C2N-1m-2

Pada pembicaraan kita mengenai gelombang elektromagnetik, kita batasi

pada gelombang elektromagnetik yang mempunyai medan listrik sejajar sumbu

Y, induksi magnetik sejajar sumbu Z dan tegak lurus , sedangkan sumbu x

adalah arah rambat.

8

Y+

x+

Z+

E dy

A

B C

D

dx

Vektor medan listrik dar gelombang elektromegnetik sejajar sumbu y

Sumbu x merupakan arah rambatgelombang elektromagnetik

Ambil kontur : ABCDA pada medan listrik, maka:

Menurut hukum Henry Farady

9

Y+

x+

Z+

B P

Q R

S

Vektor induksi magnetik dari gelombang elektromagnetik sejajar sumbu Z, sumbu X mrupakan arah rambat

Lihat kontur PQRSP pada bidang X-Z (medan magnet) pada gambar di atas.

Menurut hukum Ampere- Maxwell:

Jika (pers.1) kita turunkan terhadap x:

Dan (pers.2) kita turunkan tehadap t:

10

Kita peroleh:

(Pers.3) menunjukkan bahwa medan listrik merambat sepanjang sumbu x dengan

kecepatan:

Jika (pers.1) kita turunkan terhadap t:

Dan (pers.2)kita turunkan terhadap x:

(Pers.4) menunjukkan bahwa medan magnet merambat sepanjang sumbu x

dengan kecepatan

diberi notasi c (cepat rambat cahaya dalam vakum), karena secara

eksperimen, henry Hertz mandapatkan bahwa , sama

denagn cepat rambat cahaya dalam vakum. (Pers.3) dan (pers.4) mempunyai

solusi umum :

11

(per. 5)

(pers.6)

Gelombang dari medan listrik dan medan magnet mempunyai fase sama, E

dan B adalah amplitudo dari masing-masing gelombang dan mempunyai

hubungan sebagai berikut.

Apabila (pers.5) dan (pers.6) masing-masing kita turunkan terhadap x dan t:

Sedangkan menurut (pers.1) :

2.1.5 Efek Dopler Pada Gelombang Elektromagnetik

Efek dopler pada gelombang elektromagnetik misalnya cahaya adalah

perubahan frekuensi jika sumber cahaya bergerak. Frekuensi akan menjadi rendah

jika sumber cahaya menjauhi pengamat, berarti 𝝀 menjadi besar. Untuk cahaya

tampak, 𝝀 besar berada pada daerah warna merah, berarti jika terjadi pergerakan

sumber cahaya yang menjauh maka spektrum cahaya akan bergeser ke arah warna

merah. Misal: sebuah bintang di langit yang bergerak menjauhi bumi,maka warna

bintang akan beralih ke warna merah.

12

Dalam efek Doppler untuk gelombang bunyi, kecepatan bunyi

berperan penting dan kecepatan ini bergantung pada medium sebagai acuan.

Misalnya, kecepatan bunyi terhadap acuan udara bergerak berbeda dengan

kecepatan bunyi terhadap acuan udara diam. Kontras dengan gelombang bunyi,

kecepatan rambat gelombang elektromagnetik juga sama, baik diukur relatif

terhadap pengamat bergerak maupun relatif terhadap pengamat yang bergerak

dengan kecepatan tetap.

Ketika gelombang elektromagnetik, sumber gelombang, dan pengamat

bergerak sepanjang garis lurus yang sama melalui vakum, maka untuk vrell << c

fp = frekuensi yang di terima pengamat (Hz)

fs = frekuensi yang dipancarkan sumber gelombang (Hz)

vrel = kecepatan antara sumber dan pengamat saling relatif.

c = kecepatan cahaya dalam vakum

Efek Doppler terutama digunakan untuk menentukan laju gerak

kendaraan. Radar adalah suatu detektor yang dapat mengukur jarak

denganmenggunakan gelombang mikro (𝝀= 3 cm), yaitu dengan mengukur waktu

gema pada saat gelombang dipantulkan kembali. Berikut adalah contoh aplikasi

radar.

1. Radar untuk menentukan kecepatan gerak (radar Doppler)2. Menentukan posisi pesawat udara atau benda-benada

lain(mengukur jarak).3. Mengamati lalu lintas untuk kendaraan yang melebihi kecepatan

maksimum yang diizinkan.

2.1.6 APLIKASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

13

Dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik, manusia dapat

melakukan pengiriman informasi jarak jauh. Guglielmo Marconi (1874 - 1937)

pada tahun 1890-an menemukan dan mengembangkan telegraf tanpa kabel.

Dengan alat ini, pesan dapat dikirim sejauh ratusan kilo-meter tanpa memerlukan

kabel.

Sinyal yang pertama hanya terdiri atas pulsa panjang dan pendek yang

dapat diterjemahkan menjadi kata-kata melalui kode, seperti “(.)” dan “(-)” dalam

kode Morse ada dekade berikutnya dikembangkan tabung vakum, sehingga

tercipta radio dan televisi. Proses pengiriman (kata-kata atau suara) oleh stasiun

radio ditunjukkan pada gambar dibawah ini Informasi suara (audio) diubah

menjadi sinyal listrik dengan frekuensi sama oleh mikrofon atau head tape

recorder. Sinyal listrik ini dinamakan sinyal frekuensi audio (AF), karena

frekuensi berada di dalam interval audio ( 20 Hz - 20.000 Hz).

Sinyal ini diperkuat secara elektronis, kemudian dicampur dengan sinyal

frekuensi radio (RF) yang ditentukan oleh nilai L dan C dalam rangkaian

resonansi RLC, dan dipilih sedemikian rupa hingga menghasilkan frekuensi khas

dari setiap stasiun, dinamakan frekuensi pembawa (carrier).

Pencampuran frekuensi audio dan pembawa dilakukan dengan dua cara,

yaitu modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi. Pada modulasi amplitudo

(AM), amplitudo gelombang pembawa yang frekuensinya lebih tinggi dibuat

bervariasi mengikuti sinyal audio, tampak seperti pada Gambar diatas.

Sementara itu, modulasi frekuensi (FM), frekuensi gelombang pembawa

diubah-ubah mengikuti sinyal audio, tampak seperti pada Gambar dibawah

Pemancar televisi, bekerja dengan cara yang sama dengan pemancar radio

dengan menggunakan modulasi frekuensi (FM), tapi yang dicampur dengan

frekuensi pembawa adalah sinyal audio dan video.

14

Contoh lain dari aplikasi gelombang elektromagnetik :

Gelombang Mikro

Panjang gelombang radiasi gelombang mikro berkisar antara 0,3 – 300 cm.

Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi

melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa

microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk

mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasinya adalah Tropical

Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang

mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik

15

atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas

hujan.

Inframerah

Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran

inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan

untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi

inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa

sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan membunyikan alarm. Remote

control terkoneksi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan

oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat

menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

Ultraviolet

Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh

kuman-kuman penyakit kulit.

 

Sinar X 

Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret

kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah.

Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia

dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

   

Teleskop Satelit Inframerah

Teleskop yang dilengkapi dengan piranti  sinar inframerah, digunakan

untuk memindai kosmos, dan benda luar angkasa yang belum ditemukan, seperti

asteroid dan komet yang mungkin mengancam bumi.  Kamera inframerah

digunakan untuk mendeteksi cahaya dan benda yang memancarkan panas.

Aplikasi Gelombang Elektromagnetik yang lain contohnya adalah solar

cell dan teleskop radio.

16

2.2 SOLAR CELL

Salah satu aplikasi dari elektromagnetik adalah solar cell, dimana

solar cell merupakan pemanfaatan energy matahari

2.2.1 pengertian solar cell

Solar sel merupakan komponen dari bahan semikonduktor yang

mampu menangkap energi panas gelombang elektromagnetik dari

matahari dan mengubahnya menjadi energi listrik sehingga dapat disimpan

di dalam baterai atau accu.

2.2.2 Mekanisme kerja solar cell

cahaya matahari mempunyai potensi yang dapat dirubah menjadi

energi listrik. Alat yang digunakan untuk merubah cahaya matahari

menjadi listrik ini adalah panel surya / solar sel. Teknologi Solar

Energy yang umum saat ini yaitu solar cell, terdiri dari beberapa

komponen utama yaitu panel surya sebagai penerima radiasi matahari,

baterai tempat penyimpanan listrik, dan alat pengotrol pengubah energi

matahari menjadi energi listrik. Prinsip dasar dari solar cell ini cukup

sederhana, yaitu mengubah energi dari matahari menjadi energi listrik

yang bisa dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Sumber energi yang

digunakan berasal dari matahari yang tak akan pernah habis sampai akhir

zaman, sehingga dapat dikatakan sumber energi matahari adalah ‘ sumber

energi yang kekal abadi’ bagi kita.

Solar sel ini terbuat dari bahan dasar utama berupa silikon melalui proses

yang rumit dan ditempatkan dibalik kaca atau bahan transparan lainya.

Panel surya dalam bentuk miniature biasa kita jumpai dalam kalkulator

yang menggunakan tenaga dari cahaya sebagai sumber listriknya.

17

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 per cm2. 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. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi

dari modul surya.

Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output. (Gambar :”The Physics of Solar Cell”, Jenny

Nelson)

Sesuai dengan perkembangan sains dan teknologi, jenis-jenis

teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang

disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau

bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula. Gambar diatas

menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara umum

terdiri dari :

18

a. Substrat/Metal backing

Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya.

Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik

karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya,

sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti

aluminium atau molybdenum. Untuk  sel surya dye-sensitized  (DSSC)

dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat

masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material

yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan

flourine doped tin oxide (FTO).

b. Material semikonduktor

Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang

biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk

sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel

surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi

menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas,

semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum

diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan

tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk

pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe

(kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-

material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam

penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper

oxide). Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau

gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p

(material-material yang disebutkan diatas) dan  tipe-n (silikon tipe-n,

CdS,dll)  yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci

dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n,

dan juga prinsip p-n junction dan sel  surya akan dibahas dibagian

“cara kerja sel surya”.

19

c. Kontak metal / contact grid

Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material

semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material

konduktif transparan sebagai kontak negatif.

d. Lapisan antireflektif

Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang

terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya

dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah

lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara

semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke

arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang

dipantulkan kembali.

e. Enkapsulasi / cover glass

Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul

surya dari hujan atau kotoran.

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.

20

Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). (Gambar : eere.energy.gov)

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, seperti diilustrasikan

pada gambar dibawah.

21

Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction. (Gambar : sun-nrg.org)

Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya

sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak

maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai

gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon.

Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905.

Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang λ

dan frekuensi photon V dirumuskan dengan persamaan:

E = h.c/ λ

Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10-34 J.s) dan c adalah

kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 108 m/s). Persamaan di atas juga

menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi

atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu.

Untuk memenuhi kebutuhan listrik perumahan, listrik dalam

baterai yang masih dalam bentuk arus searah (DC) serta mempunyai

tegangan yang kecil (12V) harus lah dirubah dahulu menyesuaikan dengan

spesipikasi listrik perumahan yaitu dalam bentuk arus bolak balik 220 Volt

menggunakan Inverter.  

22

Solar Sel / Panel Surya

Untuk pengaturan traffic light ada baiknya menggunakan teknologi

ini dengan beban lampu menggunakan LED sehingga didapatkan

pemakaian listrik yang hemat serta bebas pemadaman jika terjadi

gangguan pada jaringan PLN . Dengan menggunakan teknologi ini berarti

beban akan penggunaan energi fosil dapat berkurang dan yang lebih

penting ramah terhadap lingkungan.

23

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Gelombang elektromagnetik terdiri atas medan magnetik dan

medan listrik yang berubah secara periodik dan serempak dengan

arah getar tegak lurus satu sama lain dan masing-masing medan

tegak lurus arah rambat gelombang.

2. Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah dapat merambat

dalam ruang hampa, merupakan gelombang transversal, mengalami

polarisasi, dapat mengalami pemantulan (refleksi), dapat

mengalami pembiasan (refraksi), dapat mengalami interferensi,

dapat mengalami lenturan atau hamburan (difraksi), dan mermbat

dalam arah lurus.

3. Spektrum gelombang elektromagnetik adalah susunan semua

bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang

gelombang dan frekuensinya Urutan spektrum gelombang

elektromagnetik diurutkan mulai dari frekuensi terkecil hingga

frekuensi terbesar adalah gelombang radio, gelombang televisi,

gelombang mikro (radar), sinar inframerah, sinar tampak, sinar

ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.

4. Penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-

hari telah terlihat utamanya dalam bidang teknologi.

5. Solar cell merupakan saah satu aplikasi dari fenomena medan

elektromagnetik.

3.2 Saran

24

Masyarakat hendaknya lebih mengetahui dan memahami tentang

gelombang elektromagnetik, lebih mengplikasikan manfaat

elektromagnetik untuk kehidupan sehari hari.

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Bori andes.2012.Gelombang Elektromagnetik Teori dan

Aplikasinya.makalah unpad.Sumedang

Fitriyana.dkk. 2011. Makalah Gelombang Elektromagnetik.doc.

www.scrib.com diakses pada tanggal 7 November 2012

olympusmicro.com

ig.utexas.edu

noname.2012.Aplikasi Gelombang Elektromagnetik.doct.

www.scrib/40996793.com diakses pada tanggal 7 November 2012.

Noname.2012 Gelombang Elektromagnetik.pdf. www.scrib.com diakses

pada tanggal 7 November 2012

25