The Collector Bahan: Pemodelan Energi Surya - Efek Fotolistrik dan Konversi Energi

Resume Pemodelan Energi Surya

Pada tulisan tentang energi surya ini digunakan pemodelan agar para hadirin dapat lebih memahami materi konsep energi surya. Software simulasi ini didapatkan dari Phet. Adapaun simulasi yang dijelaskan pada persentasi ini adalah Simulasi Semikonduktor, dan Simulasi Konversi Energi

Sebelumnya pertama - tama teman - teman download terlebih dahulu aplikasi simulasi tentang semikonduktor fotoelektrik dan konversi energi ini :

Fotoelektrik - Semikonduktor - phet

Konversi Energi - Phet

1. Simulasi Semikonduktor

Semikonduktor merupakan bahan yang memiliki tingkat konduktivitas listrik yang berada diantara isolator dan konduktor. Pada persentasi energi surya ini digunakan simulasi semikonduktor. Tujuan dari simulasi ini adalah agar para pendengar dapat mengetahui fungsi dan cara kerja semikonduktor ketika dihubungkan pada suatu rangkaian listrik Pada simulasi semikonduktor dapat digunakan semikonduktor tipe p atau tipe n. Kemudian pada simulasi dapat dimasukan 2 semikonduktor yang rangkaiannya dihubungkan pada baterai. Saat 2 semikonduktor tipe p dipasang pada rangkaian dan tegangan baterai dipasang 3 Volt, elektron dapat bergerak tetapi dengan pita energi yang kecil (pita valensi). Ini dikarenakan semikonduktor tipe p tidak memiliki elektron bebas tetapi memiliki hole(kekosongan elektron pada ikatan yang bermuatan positif). Oleh karena itu didapatkan energi pita yang kecil dikarenakan seluruh elektron pada semikonduktor terikat tetapi elektron bebas pada baterai dan rangkaian dapat mengisi hole tersebut dan menyebabkan adanya arus listrik meskipun dengan energi pita yang rendah. Kemudian saat 2 semikonduktor tipe n dipasang pada rangkaian, terjadi arus listrik dengan energi pita yang besar(pita konduksi). Hal ini disebabkan semikonduktor tipe n memiliki elektron bebas yang mengakibatkan elektron dari semikonduktor ikut bergerak bersama elektron pada rangkaian dikarenakan adanya beda potensial pada baterai.

Ketika dipasang semikonduk tipe n dan tipe p dengan n menghadap ke positif baterai didapatkan elektron akan mengalir tetapi elektron yang mengalir lama kelamaan akan mengisi seluruh hole pada tipe p yang mengakibatkan adanya gaya internal pada semikonduktor tipe p yang menghalangi elektron bergerak. Hal ini disebabkan ketika elektron mengisi hole di tipe p, elektron yang terikat pada hole tersebut tidak punya energi yang cukup untuk naik dari pita valensi ke pita konduksi yang menyebabkan elektron tersebut ketika terikat pada hole tidak akan bisa menjadi elektron bebas yang dapat mengalir lagi. Pemasangan semikondukor pada rangkaian seperti ini dinamakan bias mundur.

Ketika dipasang semikonduk tipe n dan tipe p dengan p menghadap ke positif baterai, didapatkan elektron akan mengalir terus menerus dikarenakan elektron pada tipe n yang memiliki energi pita konduksi masih memiliki energi untuk turun ke pita valensi tipe p, dan seteleh elektron yang mengisi hole pada tipe p yang memiliki energi pita valensi dapat memiliki energi untuk meneruskan elektronnya ke rangkaian secara terus menerus karena tidak ada energi internal yang menghalangi. Pemasangan semikonduktor pada rangkaian seperti ini dinamakan bias maju. Elektron ketika melewati semikonduktor ini tidak dapat mundur sehingga mengakibatkan arus bolak balik mejadi arus searah ketika melewatinya

2. Simulasi Konversi Energi

Konversi Energi Sel Surya dengan Energi Akhir Cahaya (lampu)

Pada simulasi konversi energi ini di setting sumber energinya adalah matahari dengan sel surya untuk konversi energi ke listrik dan selanjutnya diteruskan pada alat pemanas air dan lampu. Saat menggunakan pemanas air dan awan 0% energi matahari dapat memanaskan air dengan baik meskipunk energi yang diubah ke listrik dan kemudian kalor tidak terlalu banyak. Hal ini disebabkan efisiensi pada sel surya tidak terlalu baik sehingga diperlukan penambahan sel dan menggunakan reflektor. Setelah itu awan diatur 50%, hasil konversi energi yang dihasilkan menjadi lebih sedikit. Kemudian awan diatur 100%, mengakibatkan sama sekali tidak ada listrik yang dihasilkan dari sel surya. Sehingga dapat diketahui bahwa sel surya kurang efektif saat langit berawan, dan tidak efektif ketika mendung tebal dan malam hari. Hal yang sama juga dilakukan pada lampu dengan mengganti pemanas air dengan lampu. Hasilnya juga sama efisiensinya kurang baik jika hanya satu sel dan tanpa reflektor dan kurang efekti saat langit berawan dan tidak efektif saat mendung atau malam hari.