BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan sains dan teknologi yang semakin pesat serta usaha-usaha

untuk mengatasi dampak-dampak negatifnya di dalam kehidupan menuntut dunia

pendidikan dan pengajar sains untuk lebih berkembang, termasuk pendidikan dan

pengajaran fisika. Fisika diperoleh melalui kerja sama antara pengalaman empiris

dan pemikiran teoritis rasional. Fisika merupakan salah satu cabang dari sains

yang mempelajari struktur materi dan saling antar aksinya serta penggunaannya

dalam kehidupan. Fisika berkaitan dengan energi, segala hal di alam ini

melibatkan energi dan salah satu bentuknya yaitu energi listrik.

Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, bahkan manusia

sangat sulit melepaskan diri dari kebutuhan dengan energi listrik. Semakin lama

tidak ada satupun alat kebutuhan manusia  yang tidak membutuhkan energi listrik

seperti lampu, kulkas, setrika, penanak nasi, TV, komputer, dsb. Dengan semua

ini manusia tiap hari selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan

energi listrik secara efektif dan efisien.

Sesuai bunyi hukum kekekalan energi, “Energi tidak dapat diciptakan dan

dimusnahkan akan tetapi dapat dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”.

Begitu pula dengan energi listrik, energi listrik didapat dengan merubah bentuk

energi lain seperti energi panas bumi, energi gerak, energi bahan bakar fosil, dan

energi surya. Salah satu hasil perkembangan IPTEK yang populer saat ini adalah

sel surya.

Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan

bumi sebenarnya sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule

pertahun. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di

seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1% saja permukaan

bumi dengan perangkat solar sel yang memiliki efisiensi 10% sudah mampu untuk

Energi Sel Surya 1

menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Perkembangan yang pesat

dari industri sel surya (solar sel) di mana pada tahun 2004 telah menyentuh level

1000 MW membuat banyak kalangan semakin melirik sumber energi masa depan

yang sangat menjanjikan ini. 

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan energi listrik?

2. Apa yang dimaksud dengan sel surya?

3. Bagaimana cara kerja sel surya?

1.3 Tujuan

1. Menjelaskan tentang energi listrik.

2. Menjelaskan tentang sel surya.

3. Menjelaskan cara kerja sel surya.

1.4 Batasan Masalah

Pada makalah ini hanya membahas tentang energi listrik, sel surya, dan

cara kerja sel surya.

Energi Sel Surya 2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Energi Listrik

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka pengertian

energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik

yaitu kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke

titik yang lain. Energi listrik juga sering didefinisikan sebagai perkalian daya

dengan waktu. Daya adalah perkalian tegangan dengan arus listrik sehingga di

dalam mencari rumusan energi, besaran-besaran yang dilibatkan adalah tegangan,

arus listrik, dan waktu.

Jika dilihat dari sudut pandang partikel (elektron yang diberi energi), elektron-

elektron tersebut bergerak atau melakukan perpindahan selama selang waktu

tertentu. Energi listrik dilambangkan dengan W. Energi listrik merupakan energi

akhir yang dibutuhkan bagi peralatan listrik untuk menggerakkan motor, lampu

penerangan, memanaskan, mendinginkan ataupun untuk menggerakkan kembali

suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain. Energi

yang dihasilkan dapat berasal dari berbagai sumber, seperti air, minyak, batu bara,

angin, panas bumi, nuklir, matahari, dan lainnya. Usaha listrik (dalam joule) yang

dibutuhkan untuk mengalirkan suatu muatan q (dalam coulomb) melewati suatu

beda potensial V (dalam volt) ditentukan oleh

W = q.V………………………… (1)

Jika q dan V diberi tanda yang sesuai (sebagai contoh, potensial naik sebagai

positif, dan potensial turun sebagai negatif), usaha akan memiliki tanda yang

tepat. Jadi, untuk mengalirkan muatan positif melewati kenaikan potensial,

sejumlah usaha positif harus dilakukan terhadap muatan tersebut.

keterangan :

W = Energi listrik ( Joule)

Energi Sel Surya 3

q = Muatan listrik ( Coulomb)

V =  Beda potensial ( Volt )

Karena I = Q/t maka diperoleh perumusan :

W = (I.t).V (2)

W = V.I.t (3)

Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum Ohm (V = I.R) maka

diperoleh perumusan :

W = I.R.I.t (4)

Satuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kalori, dimana 1 kalori

sama dengan 4,2 Joule selain itu juga menggunakan satuan kWh (kilowatt jam).

Joule merupakan satuan yang sangat besar untuk energi yang berhubungan

dengan elektron, atom atau molekul, baik pada fisika atom dan nuklir maupun

pada kimia atau biologi molekuler. Untuk tujuan ini, digunakan elektron volt

(eV). Satu elektron volt didefinisikan sebagai energi yang didapat oleh partikel

yang membawa muatan yang sama dengan elektron (q = e) sebagai akibat dari

melewati beda potensial 1 V. Oleh karena muatan pada elektron memiliki besar

1,6 x 10-19 C, dan perubahan energi potensial sama dengan qV, 1 eV sama dengan

(1,6 x 10-19 C) ∙ (1,0 V) = 1,6 x 10-19 J :

1 eV = 1,6 x 10-19 J

Sebuah elektron dipercepat melalui beda potensial 1000 V akan kehilangan energi

potensial sebesar 1000 eV dan berarti mendapatkan energi kinetik sebesar 1000

eV atau 1 keV (kilo elektron volt). Di pihak lain, jika sebuah partikel memiliki

muatan yang sama dengan dua kali muatan elektron (= 2e = 3,2 x 10-19 C), ketika

melalui beda potensial 1000 V, energinya akan berubah sebesar 2000 eV.

2.2 Sel Surya

Sel surya atau sel photovoltaic atau solar sel adalah sebuah alat

semikonduktor yang terdiri dari sebuah wilayah-besar dioda p-n junction, di

mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu membangkitkan energi listrik

yang berguna. Pengubahan ini disebut efek photovoltaic. Sel surya pertama kali

menjadi bahasan publik pada awal abad 19. Menurut penuturan Einstein, selain

Energi Sel Surya 4

Gambar 2.1 Sel surya yang di pasang di tanah lapang

(Sumber: http://id.wikipedia.org/)

memiliki karakteristik gelombang, cahaya matahari juga terdiri dari kumpulan

foton-foton yang memiliki energi.

Apabila cahaya matahari

mengenai sel surya maka energi yang

dimiliki foton akan diserap oleh molekul

di dalam sel surya dan kemudian energi

cahaya tersebut dirubah menjadi energi

listrik. Dalam proses perubahan energi

ini, semikonduktor adalah tokoh kunci

yang berperan sehingga sel surya dapat

menjalankan fungsinya dengan baik. Sel

surya memiliki banyak aplikasi terutama

cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di

wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll.

Sel surya, sebagai salah satu perangkat penghasil listrik bila dibandingkan

dengan penghasil listrik yang lain seperti minyak bumi dan batu bara, pengeluaran

gas karbon dioksidanya sangat sedikit. Selain itu juga tidak membutuhkan bahan

bakar lain, air pendinginpun tidak diperlukan, tidak menghasilkan polusi suara

seperti layaknya mesin penghasil listrik yang lain, cara mendapatkan sumber

energinya begitu mudah, murah meriah dan juga mudah untuk membuatnya. Dari

beberapa kelebihannya tersebut, sel surya bisa diletakkan di manapun, dari

halaman rumah di perkotaan hingga gurun pasir yang luas.

2.3 Hubungan Sel Surya dengan Efek Fotolistrik

Peristiwa konversi energi sel surya termasuk kedalam efek fotolistrik

karena menurut efek fotolistrik yang dikemukakan Einstein, dalam interaksi

antara foton cahaya dan elektron di dalam logam sifat partikel cahayalah yang

berperan. Yakni, terjadi tumbukan antara foton cahaya dengan elektron ibarat

tumbukan antara dua bola biliar. Hanya saja setelah tumbukan, foton

memusnahkan diri dengan menyerahkan seluruh energinya kepada elektron

tertumbuk. Sebagian dari energi yang diterima elektron akan meningkatkan energi

Energi Sel Surya 5

Pita pertama

Pita kedua

Pita valensi

r1

r2

r3

Energi

total elektron sehingg dapat mengatasi energi ambang (energi ikat) W0 sisanya

menjadi energi kinetik EK, setelah elektron membebaskan diri dan berpindah

posisi melewati konduktor, kabel penghubung dan kembali ke bagian bawah sel

surya. Peristiwa ini terjadi jutaan kali setiap detiknya jika sel surya dikenai cahaya

dengan frekuensi lebih besar dari frekuensi ambang sehingga terjadi aliran arus

listrik yang disebabkan banyaknya muatan listrik (elektron) yang mengalir tiap

satuan waktu.

2.4 Teori Pita Energi

Ketika atom silikon membentuk kristal, orbit elektron bukan hanya

dipengaruhi oleh muatan dalam atomnya sendiri tetapi juga oleh inti dan elektron

setiap atom lain dalam kristal. Karena setiap elektron mempunyai kedudukan yang

berbeda di dalam kristal, tidak ada dua elektron terlihat benar-benar mempunyai

pola muatan sekeliling yang sama. Oleh sebab itu, orbit tiap elektron berbeda.

Gambar 2.2 menunjukkan apa yang terjadi dengan level energi. Semua elektron

yang bergerak dalam orbit pertama mempunyai level energi yang sedikit berbeda

karena tidak ada dua yang benar-benar terlihat mempunyai lingkungan muatan

yang sama. Karena ada bermilyar-milyar elektron orbit pertama, level energi yang

sedikit berbeda membentuk kelompok atau pita. Sama halnya bermilyar elektron

orbit kedua, semua dengan level energi yang sedikit berbeda dan semua elektron

orbit ketiga membentuk pita ketiga.

Gambar yang dihitamkan pada gambar 2.2 menunjukkan pita energi pada kristal

silikon pada suhu nol mutlak (-273oC).

Energi Sel Surya 6

Gambar 2.2 Pita energi

Pita petama

Pita kedua

Pita valensi

Pita konduksi

Energi

Silikonmurni

Pada suhu nol mutlak, elektron tidak dapat bergerak melalui kristal. Semua

elektron dipegang kuat oleh atom-atom silikon. Elektron orbit terdalam terkubur

dalam di dalam atom; elektron orbit terluar merupakan dari ikatan kovalen dan

tidak dapat putus tanpa menerima energi dari luar. Oleh sebab itu, pada suhu nol

mutlak, kristal silikon berlaku seperti isolator sempurna.

Gambar 2.3 menunjukkan diagram pita energi. Tiga pita prtama terisi dan

elektron tidak dapat bergerak dengan mudah dalam pita-pita ini. Tetapi di atas pita

valensi terdapat pita konduksi. Pita ini mewakili kelompok jari-jari berikutnya

yang lebih besar yang memenuhi keadaan gelombang partikel dari elektron. Orbit-

orbit dalam pita konduksi sangat besar sehingga penarikan inti diabaikan. Dengan

kata lain, jika elektron dapat diangkat ke dalam pita konduksi, sebenarnya bebas

untuk bergerak dari satu atom ke atom berikutnya. Inilah mengapa elektron-

elektron dalam pita konduksi kerap kali disebut elektron bebas. Pada suhu nol

mutlak, pita konduksi kosong. Ini berarti tak ada elektron yang mempunyai cukup

energi untuk bergerak dalam orbit pita konduksi.

Jika dinaikkan suhu di atas nol mutlak maka sesuatu akan berubah. Energi

panas yang datang memutuskan beberapa ikatan kovalen, energi ini memukul

elektron valensi ke dalam pita konduksi. Dalam cara ini kita peroleh elektron pita

konduksi dalam jumlah terbatas yang dilambangkan dengan tanda negatif pada

gambar 2.4a. Di bawah pengaruh medan listrik, elektron bebas ini bergerak ke kiri

dan membentuk arus.

Energi Sel Surya 7

Gambar 2.3, (a) Rangkaian (b) Pita-pita energi pada suhu nol

mutlak

(a)

(b)

Pita petama

Pita keduaPita valensi

Pita konduksi

Energi

- - - - -- - - - -

Gerakan elektron

Di atas nol mutlak, kita menggambarkan pita energi seperti pada gambar

2.4b. Energi panas telah mengangkat beberapa elektron ke dalam pita konduksi

dimana mereka bergerak dalam orbit jari-jari yang lebih besar dari sebelumnya.

Dalam orbit pita konduksi yang lebih besar, elektron tidak terpegang secara kuat

oleh atom dan dapat dengan mudah bergerk dari satu atom ke atom berikutnya.

Dalam gambar 2.4b, setiap kali elektron menembus ke dalam pita

konduksi, dihasilkan hole dalam pita valensi. Oleh sebab itu, pita valensi tidak

lagi saturasi atau terisi. Tiap hole mewakili rotasi orbit yang tersedia.

Makin tinggi suhu, makin besar jumlah elektron tertendang ke dalam pita

konduksi dan makin besar arus pada Gambar 2.4b. Pada suhu ruang (sekitar 25o),

arus terlalu kecil untuk digunakan pada aplikasi umumnya. Pada suhu ini

sepotong silikon tidak merupakan isolator maupun konduktor yang baik. Dengan

alasan inilah, ia disebut semikonduktor. Kristal germanium juga semikonduktor

pada suhu ruang. Tetapi ada perbedaan yang penting sekali antara silikon dan

germanium. Pada suhu ruang silikon mempunyai elektron bebas yang lebih sedikit

daripada kristal germanium. Ini salah satu alasan mengapa silikon telah menjadi

bahan semikonduktor utama dalam pemakaian masa kini.

Jadi semikonduktor intrinsik pada suhu 0 K bersifat sebagai isolator, dan

pada suhu agak tinggi bersifat sebagai konduktor karena adanya pembentukan

pasangan-pasangan eletron bebas hole yang keduanya berlaku sebagai pembawa

Energi Sel Surya 8

(a) (b)Gambar 2.4, (a) Aliran

elektron (b) Pita energi pada suhu ruang

ikatan. Jika konsentrasi (jumlah per volume) elektron bebas dalam semi

konduktor instrinsik dinyatakan dengan ni dan konsentrasi hole dengan pi maka

berlaku

ni = pi

Ketergantungan konsentrasi pembawa muatan dalam semikonduktor

instrinsik terhadap suhu dapat ditentukan berdasarkan statistik Fermi Dirac, dan

menghasilkan formulasi sebagai berikut :

ni2 = AoT3 ∈ -EGO/kT (5)

Ao = tetapan tak bergantung suhu

T = suhu kelvin

EGO = energi gap pada 0 K dalam eV

k = konstante Bolzman dalam eV/K

∈ = 2,7

Daya hantar jenis dan tahanan jenis semikonduktor intrinsik diberikan oleh

persamaan-persamaan :

σ = eni (µn + µp) (6)

σ = daya hantar listrik

ρ = 1/ eni (µn + µ p )

ρ = tahan jenis

µn = mobilitas elektron bebas

µp = mobilitas hole

2.5 Cara Kerja Sel Surya

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 foton. Penemuan ini pertama kali

diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905. Energi dengan frekuensi υ

dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang foton λ dirumuskan

dengan persamaan: 

Energi Sel Surya 9

E = h.c / λ (7)

Dengan h adalah konstanta Planck (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 foton dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang

dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu. Dengan menggunakan sebuah

perangkat semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari

rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah menjadi

energi listrik.

Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini

dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa

semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun atas dua jenis semikonduktor; yakni jenis

n dan jenis p. Semikonduktor merupakan bahan dasar untuk komponen aktif

dalam alat elektronika. Semikonduktor yang digunakan pada sel surya adalah

semikonduktor ekstrinsik, yang dibuat dari campuran bahan semikonduktor

intrinsik dengan atom unsur dari kelompok III atau kelompok V dalam susunan

berkala. Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki

kelebihan elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan

semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p ( p =

positif) karena kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur

lain ke dalam semikonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor

tersebut, sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.5 Semikonduktor yang ditambahkan unsur lain(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk

meningkatkan tingkat konduktivitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik

Energi Sel Surya 10

Gambar 2.6 Semikonduktor jenis p dan n(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami (disebut dengan

semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama.

Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun

panas dari sebuah semikoduktor.

Misalkan semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah Silikon (Si).

Semikonduktor jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur Boron (B),

Aluminum (Al), Gallium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur

tambahan ini akan menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenis n

dibuat dengan menambahkan Nitrogen (N), Fosfor (P) atau Arsen (As) ke dalam

Si. Dari sini, tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri

tidak mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini

disebut dengan doping yang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan

berat Si yang hendak di-doping. Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika

disatukan akan membentuk sambungan p-n atau dioda p-n (istilah lain

menyebutnya dengan sambungan metalurgi/metallurgical junction) yang dapat

digambarkan sebagai berikut. Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung.

Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan

elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan

perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n. Perpindahan

elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari batas sambungan

awal.

Energi Sel Surya 11

Gambar 2.7 Penyambungan semikonduktor jenis p dan n(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

Gambar 2.8 Pembentukn daerah deplesi(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

Gambar 2.9 Munculnya medan listrik(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p

yang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang. Daerah

ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan negatif. Pada saat yang sama. hole

dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada pada semikonduktor n

yang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini berkurang. Daerah ini akhirnya

lebih bermuatan positif.

Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion

region) ditandai dengan huruf W. Baik elektron maupun hole yang ada pada

daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan minoritas (minority charge

carriers) karena keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda.

Dikarenakan adanya perbedaan muatan positif dan negatif di daerah

deplesi, maka timbul dengan sendirinya medan listrik internal E dari sisi positif ke

sisi negatif, yang mencoba menarik kembali hole ke semikonduktor p dan elektron

ke semikonduktor n. Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan perpindahan

hole maupun elektron pada awal terjadinya daerah deplesi. Dibawah pengaruh

medan ini elektron dan lubang akan bergerak dalam arah berlawanan.

Energi Sel Surya 12

Gambar 3.0 Semikonduktor jenis p dan n(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan pn berada pada titik

setimbang, yakni saat di mana jumlah hole yang berpindah dari semikonduktor p

ke n dikompensasi dengan jumlah hole yang tertarik kembali kearah

semikonduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan jumlah elektron yang

berpindah dari smikonduktor n ke p, dikompensasi dengan mengalirnya kembali

elektron ke semikonduktor n akibat tarikan medan listrik E. Dengan kata lain,

medan listrik E mencegah seluruh elektron dan hole berpindah dari

semikonduktor yang satu ke semikonduktor yang lain.

Pada sambungan p-n inilah proses konversi cahaya matahari menjadi

listrik terjadi. Untuk keperluan sel surya, semikonduktor n berada pada lapisan

atas sambungan p yang menghadap kearah datangnya cahaya matahari, dan dibuat

jauh lebih tipis dari semikonduktor p, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke

permukaan sel surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan

semikonduktor p.

Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari, maka elektron

mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan dirinya dari

semikonduktor n, daerah deplesi maupun semikonduktor. Terlepasnya elektron ini

meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron yang disebut

Energi Sel Surya 13

dengan fotogenerasi elektron-hole (electron-hole photogeneration) yakni,

terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat cahaya matahari.

Cahaya matahari dengan panjang gelombang yang berbeda, membuat

fotogenerasi pada sambungan pn berada pada bagian sambungan pn yang berbeda

pula. Spektrum merah dari cahaya matahari yang memiliki panjang gelombang

lebih panjang, mampu menembus daerah deplesi hingga terserap di

semikonduktor p yang akhirnya menghasilkan proses fotogenerasi di sana.

Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek hanya terserap

di daerah semikonduktor n. Selanjutnya, dikarenakan pada sambungan pn terdapat

medan listrik E, elektron hasil fotogenerasi tertarik ke arah semikonduktor n,

begitu pula dengan hole yang tertarik ke arah semikonduktor p. Apabila rangkaian

kabel dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka elektron akan mengalir

melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke kabel, lampu tersebut

menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus listrik ini timbul akibat

pergerakan elektron.

Energi Sel Surya 14

Gambar 3.1 Fotogenerasi elektron-hole(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

Pada siang hari panel surya menerima cahaya matahari yang kemudian

diubah menjadi listrik melalui  proses photovoltaic.  Listrik yang dihasilkan oleh

panel surya dapat langsung disalurkan ke beban ataupun disimpan dalam Electric

Box System (EBS), sebelum digunakan ke beban seperti lampu, radio,TV, dll.

Pada malam hari, dimana panel surya tidak menghasilkan listrik. Listrik yang

sudah tersimpan dalam Electric Box System (EBS) akan dapat digunakan. Untuk

menyalakan peralatan listrik terutama lampu penerangan,dll. Adapun rumus untuk

efisiensi konversi energinya berbentuk:

η=V . Iρ . A (8)

Dimana: 𝜂 = efisiensi konversi;

V = tegangan yang dibangkitkan sel surya;

I = arus sel surya;

ρ = rapat daya matahari yang jatuh pada sel surya;

A = luas permukaan sel surya.

Energi Sel Surya 15

Gambar 3.2, (a) Aliran elektron pada sel surya (b) Skema cara kerja sel surya zat

warna(Sumber: http://energisurya.wordpress.com/)

BAB III

KESIMPULAN

1. Energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan

usaha listrik yaitu kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan

muatan dari satu titik ke titik yang lain, sehingga bisa digunakan untuk

menyalakan berbagai peralatan elektronik.

2. Sel surya atau sel photovoltaic atau solar sel adalah sebuah alat

semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas terdiri dari rangkaian

dioda p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu

membangkitkan energi listrik yang berguna.

3. Cara kerja sel surya adalah dengan menggunakan sebuah perangkat

semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari

rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah

menjadi energi listrik melalui  proses photovoltaic. Listrik yang dihasilkan

oleh panel surya dapat langsung disalurkan ke beban ataupun disimpan

dalam Electric Box System (EBS), sebelum digunakan ke beban seperti

lampu, radio,TV, dll.

Energi Sel Surya 16

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, J. Frederick dan Hecht, Eugene. 2006. Schaum’s Outlines Teori dan

Soal-Soal FISIKA UNIVERSITAS. Jakarta: Erlangga.

Energi dan Daya Listrik. Diakses melalui http://sidikpurnomo.net/ pada tanggal

27 September 2011.

Energi Listrik dengan Tenaga Surya. Diakses melalui http://www.alpensteel.com/

pada tanggal 27 September 2011.

Energi Listrik. Diakses melalui http://id.wikipedia.org/ pada tanggal 26

September 2011.

Energi Matahari/Sel Surya. Diakses melalui http://thesunpower-

akira.blogspot.com/ pada tanggal 27 September 2011.

Giancoli, Douglas. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Melihat Prinsip Kerja Sel Surya Lebih Dekat. Diakses melalui

http://energisurya.wordpress.com/ pada tanggal 27 September 2011.

Sel Surya. Diakses melalui http://id.wikipedia.org/ pada tanggal 27 September

2011.

Sutrisno. 1986. ELEKTRONIKA Teori dan Penerapannya. Bandung: ITB.

Teknologi Sel Surya untuk Energi Masa Depan. Diakses melalui

http://www.kamusilmiah.com/ pada tanggal 27 September 2011.

Energi Sel Surya 17