Photovoltaic Effect (Efek Fotovoltaik)

Efek Photovoltaik merupakan fenomena fisika dimana energi cahaya datang, yang mengenai permukaan sel surya akan diubah menjadi energi listrik. Arus listrik dapat timbul, karena energi foton cahaya datang berhasil membebaskan elektron-elektron dalam sambungan semikonduktor tipe n dan tipe p untuk dapat mengalir.



Mengapa terjadi arus ketika sel silikon disinari?
Pelat sel silikon dalam praktikum ini merupakan panel surya yang dapat mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Energi cahaya yang datang mengenai permukaan sel silikon diteruskan ke semikonduktor tipe n dan ke tipe p secara berturut-turut. Foton cahaya datang memberikan energi untuk elektron bergerak dari sambungan semikonduktor ke arah semikonduktor tipe n dan hole bergerak dari sambungan ke arah semikonduktor tipe p. Pergerakan elektron yang telah mendapat cukup energi dari foton datang akan menghasilkan arus listrik. Jika suatu beban, misalkan lampu, dihubungkan antara kedua jenis semikonduktor tersebut, maka arus pergerakan elektron akan menyalakan lampu tersebut. Dengan demikian, energi foton dari cahaya datang berhasil mengeksitasi elektron sehingga bebas untuk bergerak mengalirkan arus listrik.



Apa yg dimaksud dengan :
1.    Level Fermi : tingkat energi tertinggi yang diisi oleh elektron pada suhu mutlak 0 Kelvin.
2.    Level donor : tingkat energi tertinggi yang diisi oleh elektron pada suhu mutlak 0 Kelvin pada semikonduktor tipe n. Level donor terletak sedikit di bawah pita konduksi, dan nilainya lebih besar dari setengah celah energi, atau secara matematis dapat ditulis   Ed >  ½ Eg, dimana Ed= Energi level donor dan Eg = celah energi/energy gap. Artinya, kelebihan elektron semikonduktor jenis n pada level donor membutuhkan sedikit energi tambahan saja untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi, sehingga lebih mudah melepaskan elektron daripada menerima elektron, maka dari itu disebut level donor atau level pemberi (elektron).

3.    Level akseptor : tingkat energi tertinggi yang diisi oleh elektron pada suhu mutlak 0 Kelvin pada semikonduktor tipe p, level akseptor letaknya sedikit di atas pita valensi, dan nilainya lebih kecil dari separuh celah energi, atau secara matematis dapat ditulis  Ed <  ½ Eg. Artinya, kelebihan hole semikonduktor jenis p pada level akseptor membutuhkan energi yang cukup besar untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi, bahkan lebih mudah menerima elektron daripada melepaskan elektron, maka dari itu disebut level akseptor atau level penerima (elektron).

4.    Pita valensi : tingkat energi yang diisi oleh elektron valensi (elektron pada kulit terluar atom). Referensi tentang pita energi dalam fisika zat padat, dapat didownload melalui link ini! Tunggu sebentar saja, lalu klik SKIP AD. Silakan save file dalam format pdf.

5.    Lobang (hole) : pembawa muatan positif dalam semikonduktor. Hole (lubang) dalam semikonduktor merupakan zarah semu yang bermuatan positif. Hole pada dasarnya merupakan kekosongan elektron pada ikatan kovalen dalam kristal bahan semikonduktor. Ketiadaan elektron atau lubang ini dianggap sebagai partikel khayal yang bermuatan positif. Secara riil, elektron yang mudah bergerak bebas, lalu akan mengisi hole yang ada. (Sutrisno, Elektronika 1)