| dc.description.abstract | Sel surya merupakan sebuah divais optoelektronik yang dapat
mengkonversi secara langsung energi matahari yang diterimanya menjadi energi
listrik. Divais sel surya dapat berupa dioda semikonduktor persambungan dua
buah bahan semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n. Salah satu parameter
penting dalam pembentukan arus listrik pada sel surya adalah sinar matahari.
Sinar matahari terdiri atas berbagai macam panjang gelombang, diantaranya
cahaya tampak, dimana saat menumbuk permukaan sel surya akan dikonversi
menjadi energi listrik oleh sel surya tersebut. Energi listrik yang dihasilkan
bergantung pada besarnya panjang gelombang yang menumbuk divais. Hal ini
berarti panjang gelombang memiliki peranan penting dalam pembentukan arus
pada sel surya, sehingga dalam penelitian ini spektrum cahaya menjadi fokus
dalam penelitian. Pada penelitian ini persambungan bahan semikonduktor yang
digunakan untuk divais sel surya adalah p-n heterojunction GaAs/AlxGa1-xAs
dengan indeks fraksi komposisi x=4. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat
simulasi karakteristik J-V (rapat arus-tegangan) dari divais sel surya berbasis
galium arsenida untuk berbagai variasi spektrum cahaya tampak yang diterima
oleh sel surya tersebut. Berdasarkan hasil simulasi yang didapatkan, telah
dianalisis pengaruh variasi spektrum cahaya tampak terhadap karakteristik J-V sel
surya.
Penelitian dilaksanakan dalam beberapa tahapan kegiatan simulasi. Pada
tahap pertama dilakukan entry data yang berupa parameter divais sel surya p-n
heterojunction GaAs/AlGaAs, geometri divais, panjang gelombang dari spektrum
cahaya tampak () dan tegangan keluaran sel surya (VA). Geometri divais yang
akan disimulasikan karakteristik J-V nya pada penelitian ini memiliki lebar 0,5
m dan ketebalan 0,7 m. Metode yang digunakan adalah metode elemen hingga
sehingga geometri divais tersebut dibagi-bagi menjadi elemen-elemen yang lebih
kecil yang disebut dengan mesh. Data-data yang telah di entry kemudian
digunakan untuk mengatur kondisi batas serta menyelesaikan persamaan Poisson
dan kontinuitas. Pada tahapan ini dihasilkan profil distribusi konsentrasi elektron
dan hole dengan indikator warna untuk menunjukkan nilai dari konsentrasi
pembawa muatan. Tahap kedua adalah pembuatan grafik karakteristik J-V yang
memerlukan variasi tegangan keluaran (VA). Tegangan keluaran divariasi dari 0
volt sampai dengan 0,475 volt. Pada tahap ketiga, dilakukan kegiatan simulasi
untuk mengetahui pengaruh variasi spektrum cahaya tampak terhadap
karakteristik J-V divais sel surya dengan melakukan variasi spektrum cahaya
tampak. Variasi spektrum cahaya tampak yang digunakan pada kegiatan simulasi
adalah 0,50 m sampai 0,80 m dengan rentang 0,050 m. Pada tahap keempat
dilakukan optimasi koefisien absorbsi cahaya dan variasi tegangan keluaran yang lebih besar untuk mendapatkan karakteristik kelistrikan yang lebih baik. Optimasi
koefisien absorbsi cahaya yang diberikan sebesar 1,25 × 10
-4
cm
-1
sampai dengan
2,25 × 10
-4
cm
-1 dengan interval 0,25 × 10
-4
cm
-1, sedangkan tegangan keluaran
divariasi dari 0 volt sampai dengan 0,725 volt. Pada tahapan kelima dilakukan
kembali peninjauan pengaruh variasi spektrum cahaya tampak terhadap
karakteristik J-V divais sel surya dengan melakukan variasi spektrum cahaya
tampak pada nilai koefisien absorbsi cahaya optimum yang dihasilkan. Perlakuan
yang diberikan sama seperti pada tahap ketiga. Tahapan ini menghasilkan grafik
karakteristik J-V untuk beberapa variasi panjang gelombang dan koefisien
absorbsi cahaya.
Berdasarkan hasil optimasi, koefisien absorbsi cahaya optimum yang
digunakan untuk analisis pengaruh panjang gelombang terhadap karakteristik J-V
adalah sebesar 2,25 × 10
-4
cm
-1. Hasil simulasi menunjukkan bahwa konsentrasi
pembawa muatan (elektron dan hole) tertinggi diperoleh pada saat divais dikenai
panjang gelombang sebesar 0,50 m. Konsentrasi pembawa muatan tersebut terus
menurun ketika panjang gelombang diperbesar hingga 0,80 m. Sebagaimana
konsentrasi pembawa muatan, rapat arus hubung singkat (Jsc) tertinggi didapatkan
ketika panjang gelombang 0,50 m diaplikasikan pada divais, yakni sebesar 39,61
mA/cm. Peningkatan panjang gelombang, yang dapat menyebabkan berkurangnya
energi foton yang diserap oleh divais, menurunkan jumlah pembawa muatan dan
menjadi penyebab utama menurunnya Jsc dalam bahan. Namun demikian, variasi
panjang gelombang yang diterapkan dalam simulasi ini tidak menyebabkan
adanya perbedaan pada tegangan rangkaian terbuka (Voc), yang bernilai tetap
sebesar 0,725 volt. | en_US |
