LAPORAN PERCOBAAN PHOTOVOLTAIC
Laboratorium Fisika Madya
Instutut Teknologi Sepuluh Nopember
Abstrak-Solar cell merupakan perangkat photovoltaic yang digunakan untuk
mengkonversi energi cahaya keenergi listrik dengan media bahan semikonduktor.
Daya yang dihasilakan oleh solar cell bergantung pada beberapa faktor 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 mampu menjelaskan fenomena
Photovoltaic pada solar cell. Metode yang digunakan 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 warna kuning,
filter warna biru, multimeter, power supply,test leadblack, test lead redd
disiapak lalu dirangkain , baik dirangkaipralel maupun seri, seri paralel
ditentukan pada posisi multimeter pada solar cell lalu dipasang filter warna
pada lampu (merah,kuning , biru), lalu dinyalakan rangkaian lalu diukur tegangan
dan arus di multimeter, di ulangi 5 kali setiap filter warna , dan berlaku cara
yang sama ketika luasan solar cell diganti.sehingga dihasilkan bahwa
Semakin besar intensitas cahayanya maka semakin besar daya output yang
dihasilkan, semakin pendek panjang gelomombang maka semkain besar frekuensi
sehingga energi yang dihasilkan besar sehingga P out put besar ,
pengaruh semakin luas –luasan solar sel maka semakin besar energiyang dihasilakn
sehingga P out put pun besar. Dan untukf enomena Photovoltaic pada solar sel ini
terjadi ketikaenergi cahaya menegenai semikonduktor sehingga ada energi untuk
melepas elektron dari unsurnya dengan melewati energi gapnya dari pita valensi
ke pita konduksi sehingga elektron tadi mengalir dan menghasilkan arus listrik.
Kata kunci – solar cell, P output, Tegangan, arus, seri,paralel.
PENDAHULUAN
Energi banyak sekali bentuknya di alam ini , dan dibagi
menjadi energi terbarukan dan energi takterbarukan, mayoritas energi yang
banyak digunakan adalah energi tak terbarukan misal batubara , migas
yang lama-kelamaan akan habis maka perlu penggunaan sistem energi terbarukan slah
satunya yakni energi listrik yang dibangkitkan dari energi cahaya dengan bantuan
solar cell. Solar sel tersusun dari unit terkecilnya yakni sel, lalu kumpulan sel
membentuk modul, kumpulan modul membentuk area. Pada sel terjadi peristiwa
ketika terkenacahaya maka dihasilkan pasangan elektron dan hole.Elektron
meninggalkan sel surya dan mengalir pada rangkaian luar sehingga timbul arus
listrik[1][2].Gambar 1. Proses pada sel surya besarnya arus yang dihasilkan
tergantung pada intensitas cahaya maupun panjang gelombang cahayayang jatuh pada
sel surya. Intensitas cahaya menentukan jumlah foton, makin besar intensitas
cahayayang mengenai permukaan sel surya makin besar pulafoton yang dimiliki
sehingga makin banyak pasangan elektron dan hole yang dihasilkan yang
akan mengakibatkan besarnya arus yang mengalir. Makin pendek panjang gelombang
cahaya maka makin tinggi energi fotonnya sehingga makin besar energi
elektron yang dihasilkan, dan juga berimplikasi pada makin besarnya arus yang
mengalir, panjang pendek gelombang tadi ditentukan oleh filter warna.[1][3]Dan
ternyata terdapat banyak pengaruh hasil output energi yang dihasilkan oleh solar
sel selain pengaruh tadi yakni pengaruh luas solar sel. Dengan demikian percobaan
ini diakukan untuk mengetahui pengaruh faktor intensitas cahaya, panjang
gelombang cahaya, luasan solar sel serta menjelaskan fenomena photovoltaic pada
solar sel.
METODELOGI
Pada percobaan Photovoltaic ini akan dicari tegangan output
dan arus output yang dihasilkan solar cell . untuk tegangan output diperoleh
dengan penggunaan rangakaian solar cell secara paralel , untuk arus
output diperoleh dengan penggunaan rangkaian solar cell secaraseri. Sehingga
langkah pertama yang dilakukan yakni disiapkan alat dan bahan sebagai berikut
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 warna kuning, filter
warna biru, multimeter, power supply,test lead black, test lead red. Setelah itu
alatdirangakai paralel atau seri perbedaanya terletak pada Photovoltaic peletakkan
multimeter pada solar cell di paralel atau diseri. Berikut gambar rangkaian Gambar
2. Rangkaian solar cell seriGambar 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 setelah untuk
filter warna merah di setiap kenaikan input tegangan di catat tegangan outputnya
( pada rangaianparalel) serta arus outputnya ( pada rangkaian seri ) dan setiap
input tegangan di lakukan 5 kali pengulangan untuk pembacaan V output dan I
output. Setelah selesai yang divariasi selanjutnya yakni luasan solar cell ,
danuntuk pemerolehan tegangan dan arus output dilakukan dengan cara yang
sama.Setelah data telah diperoleh maka untuk pengolahan data yakni dilakukan
dengan cara pencarian nilai daya output yang diperoleh dari perkalian langsung
dari tegangan dan arus output. Dan utnuk pengolahan datategangan dan arus output
yang diambil 5 kali maka dilakukan pencarian nilai ralat (error).Dan untuk
analisa data digunakan metode grafikyakni grafik P vs V input yang didalamnya
ada 3 komponen 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.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan photovoltaic ini dihasilkan
datapercobaan sebagai berikut.Tabel 1. Data tegangan dan arus output solar cell
1solar cellfilterwarnaV in(volt)V out(volt)I out (A)2,5 cmx 2,5 cmmerah1,5 (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 2solarcellfilterwarnaV in(volt)V out (volt) I out (A)5
cm x5 cmmerah.1,5 (0,2 ± 0) (14 ± 0)2 (0,4 ± 0) (36 ± 0)2,5 (0,5 ± 0) (67 ±
0)kuning1,5 (0,2 ± 0) (10 ± 0)2 (0,4 ± 0) (29 ± 0)2,5 (0,5 ± 0) (52 ± 0)biru1,5
(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 1solar cellfilterwarnaV in (volt) P output (Watt)2,5 cm x 2,5
cmmerah1,5 (3,42 ± 0,3)2 (9,5 ± 0)2,5 (22 ± 0)kuning1,5 (2,4 ± 0)2 (5,84 ±
0,08)2,5 (16,9 ± 0,1)biru1,5 (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 2solar cell filter warna V in (volt) P output (Watt)5 cm x 5
cmmerah1,5 (2,8 ± 0)2 (14,4 ± 0)2,5 (33,5 ± 0)kuning1,5 (2 ± 0)2 (11,6 ± 0)2,5
(26 ± 0)biru1,5 (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 1Gambar 5. Grafik P output vs Vin solar sel 2Dari 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.
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 panjang gelomombang maka semkain besar frekuensi
sehinggaenergi yang dihasilkan besar sehingga P out put besar ,pengaruh
semakin luas –luasan solsr sel maka semakin besar energi yang dihasilakn sehingga
P out put punbesar. Dan untuk fenomena Photovoltaic pada solar sel initerjadi
ketika energi cahaya menegenai semikonduktor sehingga ada energi untuk melepas
elektron dari unsurnya dengan melewati energi gapnya dari pita valensike pita
konduksi sehingga elektron tadi mengalir dan menghasilkan 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..
0 komentar:
Posting Komentar