Cara Kerja Sel Photovoltaic Semikonduktor

9 Gambar 2.4 Gerakan Posisi Matahari

2.5 Photovoltaic

Edmund Bequerel adalah seorang fisikawan asal perancis yang mencatat efek fotolistrik pada tahun 1839. Dia menemukan bahwa bahan-bahan tertentu memiliki property untuk menghasilkan sejumlah kecil arus listrik ketika terkena sinar matahari. Pada tahun 1905, Albert Einstein menggambarkan sifat cahaya dan efek fotolistrik yang telah menjadi prinsip dasar untuk teknologi photovoltaic. Modul photovoltaic pertama dibuat di laboratorium Bell pada tahun 1954 [6].

2.5.1 Cara Kerja Sel Photovoltaic

Cara kerja sel photovoltaic berdasarkan pada prinsip dasar efek fotolistrik. Jadi, dalam sel Photovoltaic, ketika cahaya matahari mengenai permukaannya, sebagian energi matahari diserap bahan semikonduktor tersebut. Jika energi yang diserap lebih besar dari energi semikonduktor, elektron dari ikatan valensinya akan bebas. Oleh sebab itu, sepasang elektron-hole dibentuk dalam daerah yang terkena cahaya pada semikonduktor. Elektron-elektron yang dibentuk demikian menjadi elektron bebas. Akibat aksi medan listrik didalam photovoltaic, elektron-elektron bebas Universitas Sumatera Utara 10 itu dipaksa menuju arah yang istimewa. Elektron yang mengalir ini merupakan arus dan dapat digunakan pada penggunaan eksternal dengan menghubungkan pelat logam di atas dan bawah sel photovoltaic. Prinsip kerja sel surya digambarkan sebagai Gambar 2.5 [2]. Gambar 2.5 Cara Kerja Sel surya Panel surya terbuat dari bahan semikonduktor yang tersusun dari lapisan tipe p dan tipe n. Lapisan tipe p dan lapisan tipe n yang bertemu akan menciptakan P – N junction. Prinsip kerja panel surya dapat dijelaskan sebagai berikut :

2.5.2 Semikonduktor

Elektronpada pitaterluardari sebuah atommenentukan bagaimanasebuah atomakan bereaksiatau bergabungdenganatomtetangga, pitaterluardisebutpita valensi. Beberapaelektronpada pita valensidapat melompat kepitayang lebih tinggi danjauh terpisah dariinti.Elektron tersebut bertanggung jawab untuk konduksi panas dan listrik dan pita terjauh ini disebut pita konduksi. Perbedaanenergidari sebuah elektronpada pitavalensidansubkulitterdalampita konduksidisebutcelah pita band gap [7]. Silikon memiliki empat elektron pada pita valensi. Atom silikon murni membentuk struktur yang stabil dan masing-masing atom berbagi dua elektron dengan setiap atom disekitarnya. Jika fosfor yang memiliki lima elektron valensi satu lebih banyak dari Si, digunakan sebagai campuran dalam silikon maka material yang dibentuk akan memiliki kelebihan elektron meskipun netral. Bahan yang didoping seperti ini disebut silikon tipe n. Jika silikon didoping dicampur dengan boron, yang memiliki tiga elektron valensi satu lebih sedikit dari Si, maka ada lubang positif hilang elektron dalam strukturnya, meskipun material yang didoping adalah netral. Materi tersebut disebut silikon tipe-p. Dengan demikian, semikonduktor Universitas Sumatera Utara 11 tipe n dan p memudahkan elektron dan lubang untuk bergerak di semikonduktor. Gambar 2.6 menunjukkan konduksi ekstrinsik atom silikon [7]. Gambar 2.6 Konduksi Ektrinsik di dalam Silikon n- dan p- Doped

2.5.3 P – N Junction