Abstrak-Solar cell merupakan perangkat photovoltaicyang digunakan untuk mengkonversi energi cahaya keenergi listrik dengan media bahan semikonduktor. Dayayang dihasilakn oleh solar cell bergantung pada beberapafaktor yakni intensitas cahaya, panjang gelombang, luasansolar cell. Sehingga tujuan pada praktikum ini yaknimengetahui pengaruh intensitas cahay, panjang gelombang,luasan solar cell terhadap P output serta mampumenjelaskan fenomena Photovoltaic pada solar cell. Metodeyang digunakana pada percobaan ini yakni yakni Solar cell(2,5 cm x 2,5 cm), Solar cell (5 cm x 5cm), circuit diagram,lightning module,Base unit, filter warna merah, filter warnakuning, filter warna biru, multimeter, power supply,test leadblack, test lead redd disiapak lalu dirangkain , baik dirangkaipralel maupun seri, seri paralel ditentukan pada posisimultimeter pada solar cell lalu dipasang filter warna padalampu (merah,kuning , biru), lalu dinyalakan rangkaian laludiukur tegangan dan arus di multimeter, di ulangi 5 kalisetiap filter warna , dan berlaku cara yang sama ketikaluasan solar cell diganti.sehingga dihasilkan bahwa Semakinbesar intensitas cahayanya maka semakin besar daya outputyang dihasilkan, semakin pendek panjang gelomombangmaka semkain besar frekuensi sehingga energi yangdihasilkan besar sehingga P out put besar , pengaruhsemakinluas –luasan solar sel maka semakin besar energiyang dihasilakn sehingga P out put pun besar. Dan untukfenomena Photovoltaic pada solar sel ini terjadi ketikaenergi cahaya menegenai semikonduktor sehingga adaenergi untuk melepas elektron dari unsurnya denganmelewati energi gapnya dari pita valensi ke pita konduksisehingga elektron tadi mengalir dan menghasilkan aruslistrik.

Kata kunci – solar cell, P output, Tegangan, arus, seri,paralel.

I. PENDAHULUAN

Energi banyak sekali bentuknya di alam ini , dandibagi menjadi energi terbarukan dan energi takterbarukan, mayoritas energi yang banyak digunakanadalah energi tak terbarukan misal batubara , migas yanglama-kelamaan akan habis maka perlu penggunaan sistemenergi terbarukan slah satunya yakni energi listrik yangdibangkitkan dari energi cahaya dengan bantuan solarcell. Solar sel tersusun dari unit terkecilnya yakni sel, lalukumpulan sel membentuk modul, kumpulan modulmembentuk area. Pada sel terjadi peristiwa ketika terkenacahaya maka dihasilkan pasangan elektron dan hole.Elektron meninggalkan sel surya dan mengalir padarangkaian luar sehingga timbul arus listrik[1][2].

Gambar 1. Proses pada sel surya

besarnya arus yang dihasilkan tergantung padaintensitas cahaya maupun panjang gelombang cahayayang jatuh pada sel surya. Intensitas cahayamenentukan jumlah foton, makin besar intensitas cahayayang mengenai permukaan sel surya makin besar pulafoton yang dimiliki sehingga makin banyak pasanganelektron dan hole yang dihasilkan yang akanmengakibatkan besarnya arus yang mengalir. Makinpendek panjang gelombang cahaya maka makin tinggienergi fotonnya sehingga makin besar energi elektronyang dihasilkan, dan juga berimplikasi pada makinbesarnya arus yang mengalir, panjang pendekgelombang tadi ditentukan oleh filter warna.[1][3]

Dan ternyata terdapat banyak pengaruh hasiloutput energi yang dihasilkan oleh solar sel selainpengaruh tadi yakni pengaruh luas solar sel. Dengandemikian percobaan ini diakukan untuk mengetahuipengaruh faktor intensitas cahaya, panjang gelombangcahaya, luasan solar sel serta menjelaskan fenomenaphotovoltaic pada solar sel.

II. METODELOGI

Pada percobaan Photovoltaic ini akan dicari teganganoutput dan arus output yang dihasilkan solar cell . untuktegangan output diperoleh dengan penggunaanrangakaian solar cell secara paralel , untuk arus outputdiperoleh dengan penggunaan rangkaian solar cell secaraseri. Sehingga langkah pertama yang dilakukan yaknidisiapkan alat dan bahan sebagai berikut yakni Solar cell(2,5 cm x 2,5 cm), Solar cell (5 cm x 5cm), circuitdiagram, lightning module,Base unit, filter warna merah,filter warna kuning, filter warna biru, multimeter, powersupply,test lead black, test lead red. Setelah itu alatdirangakai paralel atau seri perbedaanya terletak pada

PhotovoltaicAris Widodo, Budiana,Biaunik nur K ,M.Zainuri

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh NopemberJl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: aris.prof@yahoo.co.id

peletakkan multimeter pada solar cell di paralel ataudiseri. Berikut gambar rangkaian

Gambar 2. Rangkaian solar cell seri

Gambar 3. Rangkaian solar cell paralel

Langkah selanjutnya yakni diatur tegangan padapower supply yakni 1,5 , 2, 2,5 volt , lalu lampu di berifilter warna merah , kuning, biru secara variasi setelahuntuk filter warna merah di setiap kenaikan inputtegangan di catat tegangan outputnya ( pada rangaianparalel) serta arus outputnya ( pada rangkaian seri ) dansetiap input tegangan di lakukan 5 kali pengulanganuntuk pembacaan V output dan I output. Setelah selesaiyang divariasi selanjutnya yakni luasan solar cell , danuntuk pemerolehan tegangan dan arus output dilakukandengan cara yang sama.

Setelah data telah diperoleh maka untuk pengolahandata yakni dilakukan dengan cara pencarian nilai dayaoutput yang diperoleh dari perkalian langsung daritegangan dan arus output. Dan utnuk pengolahan datategangan dan arus output yang diambil 5 kali makadilakukan pencarian nilai ralat (error).

Dan untuk analisa data digunakan metode grafikyakni grafik P vs V input yang didalamnya ada 3komponen berbeda yakni daya untuk warna filter merah,kuning dan biru yang nantinya di analisa serta jumlahgrafik totala keseluruhan yakni 2 untuk grafik solar ell 1dan solar cell 1.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan photovoltaic ini dihasilkan datapercobaan sebagai berikut.

Tabel 1. Data tegangan dan arus output solar cell 1

solar cellfilter

warna

V in(volt)

V out(volt)

I out (A)

2,5 cmx 2,5 cm

merah1,5 (0,3 ± 0) (11,4 ± 0,2)2 (0,5 ± 0) (19 ± 0 )

2,5 (0,5 ± 0) (44 ± 0 )

kuning1,5 (0,3 ± 0) (8 ± 0)2 (0,4 ± 0) (14,6 ± 0,2)

2,5 (0,5 ± 0) (33,8 ± 0,2)

biru1,5 (0,3 ± 0) (6,8 ± 0,2)2 (0,4 ± 0) (12 ± 0)

2,5 (0,4 ± 0) (28 ± 0)

Tabel 1. Data tegangan dan arus output solar cell 2

solarcell

filterwarna

V in(volt)

V out (volt) I out (A)

5 cm x5 cm

merah

.1,5 (0,2 ± 0) (14 ± 0)

2 (0,4 ± 0) (36 ± 0)

2,5 (0,5 ± 0) (67 ± 0)

kuning

1,5 (0,2 ± 0) (10 ± 0)

2 (0,4 ± 0) (29 ± 0)

2,5 (0,5 ± 0) (52 ± 0)

biru

1,5 (0,1 ± 0) (13 ± 0)

2 (0,4 ± 0) (24 ± 0)

2,5 (0,5 ± 0) (44 ± 0)

Setelah data diperoleh maka dicari besar Poutput ( daya output) masing –masing solar cell dengancara perkalian langsung antara V out x I out. Sehinggadihasilkan data sebagai berikut. Dimana P output ini telahdirata-rata hasilnya.

Tabel 3. Data P output solar sel 1

solar cellfilter

warnaV in (volt) P output (Watt)

2,5 cm x 2,5 cm

merah

1,5 (3,42 ± 0,3)

2 (9,5 ± 0)

2,5 (22 ± 0)

kuning

1,5 (2,4 ± 0)

2 (5,84 ± 0,08)

2,5 (16,9 ± 0,1)

biru

1,5 (2,04 ± 0,06)

2 (4,8 ± 0)

2,5 (11,2 ± 0)

Dan untuk solar sel 2 dihasilkan data P outputsebagai berikut.

Tabel 3. Data P output solar sel 2

solar cell filter warna V in (volt) P output (Watt)

5 cm x 5 cm

merah

1,5 (2,8 ± 0)

2 (14,4 ± 0)

2,5 (33,5 ± 0)

kuning

1,5 (2 ± 0)

2 (11,6 ± 0)

2,5 (26 ± 0)

biru

1,5 (1,3 ± 0)

2 (9,6 ± 0)

2,5 (22 ± 0)

Lalu digambar grafik P output vs V in , sehinggadihasilkan grafik sebagai berikut.

Gambar 4. Grafik P output solar sel 1

Gambar 5. Grafik P output vs Vin solar sel 2

Dari grafik di dapatkan bahwa pada faktorpengaruh pada output daya padasolar sel dapat di analisasebagai berikut.

Intensitas cahaya ditentukan oleh sudutpenyinaran sumber cahay terhadap solar sel semakinmendekati sudut 90 derajat maka intensitas cahayasemakin maka energi yang dihasilkan lebih besar.karenaenergi cahay yang diterima lebih banyak karena intens,sehingga yang dikonversi menjadi energi listrik pun besar.

Untuk pengaruh panjang gelombang cahayadapat dianalisa bahwa urutan daya output dari yangterkecil sampai yang terbesar baik pada solar sel 1 dansolar sel 2 yakni filter warna biru, filter warna kuning,lalu filter warna merah. Pdahal urutan panjang gelombangdari yang terkecil sampai yang terbesar yakni warna biru,warna kuning dan warna merah. Dan secara konsepsemakin pendek panjang gelombang maka semakin besarfrekuensinya maka semakin besar energi yang dihasilkansesuai dengan konsep planck E~ʋ, dimana ʋ adalahfrekuensi, namun pada kenyataannya sebaliknya . hal inidikarenakan terdapat faktor lain yang menyebabkan halini terjadi . bila didefinisikan secara lanjut bahwa P= W/t, dimana W adalah energi dan t adalah waktu , berartikomponen waktu sangat mempengaruhi terhadap dayayang dihasilkan , karena pertambahan energi sebandingdengan pertambahan waktu maka bila waktu lama makadan energi yang dihasilkan tetap maka daya yangdihasilkan kecil , pada praktikum ini waktu tidakditentukan untuk lama penyinaran sehingga hal itu salahsatu faktor yang menyebabkan.

Untuk pengaruh luasan solar sel dari keduagrafik tersebut dapat di analisa bahwa semakin luas solarsel maka semakin besar daya yang dihasilkan, hal inidikarenakan semakin luas solar sel maka semakin banyaksel-sel yang terlibat pada proses konversi analoginya bilasatu sel menghasilkan arus satu elektron yang mengalirpersatuan waktunya maka apabila ditambah kuantitasselnya dalam hal ini bisa diperluas solar selnya makaakan banyak elektron yang mengalir dari keseluruhanselnya persatuan waktunya sehingga arus yang dihasilkanlebih besar otomatis daya yang dihasilkan maka lebihbesar.

IV. KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan ini yakni bahwa besarnyaoutput daya pada solar sel didasarkan pada faktor berikut.Semakin besar intensitas cahayanya maka semakin besardaya output yang dihasilkan, semakin pendek panjanggelomombang maka semkain besar frekuensi sehinggaenergi yang dihasilkan besar sehingga P out put besar ,pengaruh semakinluas –luasan solsr sel maka semakinbesar energi yang dihasilakn sehingga P out put punbesar. Dan untuk fenomena Photovoltaic pada solar sel initerjadi ketika energi cahaya menegenai semikonduktorsehingga ada energi untuk melepas elektron dariunsurnya dengan melewati energi gapnya dari pita valensike pita konduksi sehingga elektron tadi mengalir danmenghasilkan arus listrik.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Antonio, Handbook of Photovoltaic Science andEngineering.chichester:wiley ltd,2011.

[2] Beiser, Concepts of Modern Physics.Noth America:Mcgrawhill,2003.

[3] Donald, Semiconductor Physics and Devices.North America:Mcgrawhill,2003.

.