laporan solar sel

LAPORAN PRAKTIKUM SOLAR SELL

NAMA MAHASISWA:

1. SITI MARWAH SYARIF2. SANDY PRIA PRAYOGA3. RUDOLF FRENGKI4. RUDI SETIAWAN5. NASIH UDIN6. NANANG NURYAMAN

KELAS : 4 JDOSEN PEMBIMBING : Bu Tatun Hayatun

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA2010

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Sel surya merupakan sebuah piranti yang mampu mengubah secara langsung

energi cahaya menjadi energi listrik. Proses pengubahan energi ini terjadi melalui

efek fotolistrik. Efek fotolistrik adalah peristiwa terpentalnya sejumlah elektron pada

permukaan sebuah logam ketika disinari seberkas cahaya (Krane, 1992). Gejala efek

fotolistrik dapat diterangkan melalui teori kuantum Einstein. Menurut teori kuantum

Einstein, cahaya dipandang sebagai sebuah paket energi (foton) yang besar energinya

bergantung pada frekuensi cahaya. Pada sel surya energi foton akan diserap oleh

elektron sehingga elektron akan terpental keluar menghasilkan arus dan tegangan

listrik. Arus(I) dan tegangan(V) yang dihasilkan ketika sel memperoleh penyinaran

merupakan karakteristik setiap sel surya. Karakteristik ini selalu disajikan dalam

bentuk kurva hubungan I dan V. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik

sel surya dipengaruhi oleh intensitas cahaya dan suhu permukaan sel. Dalam

praktikum ini akan akan dilakukan pengamatan untuk membuktikan ketergantungan

karakteristik sel surya pada suhu kamar terhadap variasi intensitas cahaya.

A. Karakteristik Arus dan Tegangan Sel Surya

1. Tujuan Praktikum- Melakukan pengukuran karakteristik sel surya terhadap variabel intensitas cahaya dan

menggambarkan dalam bentuk kurva hubungan I dan V.

- Menentukan gaya gerak listrik (ggl) yang dihasilkan dari surya sel.

- Menentukan hambatan dalam (r) dari surya sel.

2. Dasar Teori

Pada umunya sel surya terbuat dari bahan semi konduktor. Salah satu bahan sel surya

adalah kristal silikon (c-Si). Bahan ini merupakan silikon murni (elektron valensi 4) yang

diberi pengotoran (impurity) bervalensi 3 sehingga menjadi silikon tak murni (kekurangan

sebuah elektron). Silikon jenis ini kemudian diberi nama silikon tipe P. Sebuah silikon murni

yang diberi pengotoran bervalensi 5 (kelebihan sebuah elektron) juga menghasilkan silikon

tipe N. Sambungan kedua jenis silikon ini akan membentuk persambungan (junction) PN.

Pada batas sambungan akan timbul sebuah celah energy atau energy gap (Eg) yang

membatasi pita valensi dengan pita konduksi.

Pada semikonduktor c-Si, energy gapnya sebesar 1,11 eV, artinya bila elektron pada

λpita valensi Si memperoleh energy foton yang lebih besar dari 1,11 eV maka elektron

tersebut akan mampu melewati celah energy dan berpindah menuju pita konduksi (Beaser

1992). Perpindahan elektron-elektron ini menyebabkan terjadinya aliran elektron pada pita

konduksi hingga terjadilah aliran arus listrik.

Deskripsi matematis yang merupakan syarat agar elektron berpindah dari pita valensi

ke pita energy dinyatakan dalam bentuk:

E = hv > Eg (1)

dengan h dan v masing-masing adalah konstanta planck (6,63 x 10−34 Js) dan frekuensi

cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya. Frekuensi ini dapat dinyatakan sebagai

hubungan:

v = cλ (2)

untuk c dan λ masing-masing menyatakan laju dan panjang gelombang cahaya.

Perpindahan elektron-elektron dari pita valensi ke pita konduksi menimbulkan dua

macam gerak pembawa muatan, yaitu gerak elektron-elektron pada pita konduksi dan gerak

hole (lubang) pada pita valensi dengan arah gerak kedua pembawa muatan tersebut saling

berlawanan. Total gerak pembawa muatan tersebut menimbulkan arus listrik pada rangkaian

luar yang secara sederhana dilukiskan pada gambar 1.

Susunan rangkaian alat pada praktikum ini seperti gambar 2:

Bila dirunut secara matematis berdasarkan konsep hukum ohm, maka dapat

ditentukan besarnya kuat arus I yang mengalir dalam rangkaian, yaitu:

I = Ess−V

r

dengan Ess adalah ggl sel surya ketika dikenai cahaya, r adalah hambatan dalam sel surya, V

adalah beda tegangan yang besarnya diatur oleh hambatan geser (Rs) dan I adalah arus

keluaran sel surya.

Sebagai catatan, jika:

Rs besar, maka nilai V = Voc ≈ Ess sehingga I = 0

Rs kecil, maka nilai V = 0 sehingga I = Isc

BAB II

METODOLOGI PRAKTIKUM

2.1. Alat Dan Bahan

Alat dan bahan yang diperlukan dalan praktikum ini adalah:

- 1 unit sel photovoltaic.

- 1 buah Voltmeter.

- 1 buah Ampermeter.

- 1 Rheostat (tahanan geser).

- 1 buah solarimeter.

- Beberapa kabel penghubung.

2.2. Prosedur Kerja

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 2.

2. Menempatkan sel surya di luar Lab TE.

3. Mengatur tahanan geser Rs hinga diperoleh arus dan tegangan sel surya.

4. Mencatat nilai tegangan yang terbaca pada Voltmeter.

5. Mencatat nilai arus yang terbaca pada Ampermeter.

6. Menggambarkan kurva V terhadap I.

7. Mengulangi semua prosedur diatas untuk intensitas cahaya yang berbeda.

Keterangan: intensitas 1 > intensitas 2 > intensitas 3

BAB III

DATA DAN GRAFIK

A. Menggunakan Rangkaian Seri Dan Paralel

Hasil Pengambilan Data

Perhitungan data :

Beban ( R ohm ) = V / I

Daya ( P watt ) = V . I

Efisiensi = ( P out / P in ) 100 %

= ((V.I) / ( intensitas cahaya . luasan solar sel )) .100%

Note : luasan solar sel 1,2 meter

DATA SERI

NoInternsitas (Watt/cm)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1

800 W/m2

0 1.75 3.4 5.95 0.622 10 1.7 12.2 20.74 2.163 20 1.75 19.8 34.65 3.614 30 1.55 23 2.4025 0.255 40 1.4 28 39.2 4.086 50 1.2 31 37.2 3.887 60 1.15 33 37.95 3.958 70 1.1 35 38.5 4.019 80 1 37 37 3.8510 90 0.95 38 36.1 3.7611 100 0.85 39 33.15 3.4512 110 0.8 40 32 3.3313 120 0.75 40 30 3.1314 130 0.7 41 28.7 2.9915 140 0.7 42 29.4 3.0616 150 0.65 43 27.95 2.91


Beban (Ohm)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1

600 W/m2

0 1.45 2 2.9 0.402 10 1.4 9 12.6 1.753 20 1.4 16.2 22.68 3.154 30 1.35 22.8 30.78 4.285 40 1.3 24 31.2 4.336 50 1.25 29 36.25 5.037 60 1.1 31 34.1 4.748 70 1.05 32 33.6 4.679 80 0.95 35 33.25 4.6210 90 0.9 36 32.4 4.5011 100 0.85 37 31.45 4.3712 110 0.8 37.5 30 4.1713 120 0.75 38.5 28.875 4.0114 130 0.7 39 27.3 3.7915 140 0.65 40 26 3.6116 150 0.65 40 26 3.61


Beban (Ohm)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1

400 W/m2

0 1.1 1.6 1.76 0.372 10 1.075 6.8 7.31 1.523 20 1.05 12.4 13.02 2.714 30 1 17.6 17.6 3.675 40 1 20.8 20.8 4.336 50 0.95 21.6 20.52 4.287 60 0.925 28.2 26.085 5.438 70 0.9 28.4 25.56 5.339 80 0.86 29 24.94 5.2010 90 0.825 32 26.4 5.5011 100 0.75 33 24.75 5.1612 110 0.725 34 24.65 5.1413 120 0.725 35 25.375 5.2914 130 0.65 36 23.4 4.8815 140 0.625 37 23.125 4.8216 150 0.6 37 22.2 4.63

DATA PARALEL


Beban (Ohm)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1

800 W/m2

0 2.6 3.95 10.27 1.072 10 2.4 4.1 9.84 1.033 20 1.65 4.1 6.765 0.704 30 1.25 4.3 5.375 0.565 40 0.6 4.5 2.7 0.286 50 0.5 4.6 2.3 0.247 60 0.4 4.8 1.92 0.208 70 0.375 4.8 1.8 0.199 80 0.35 5.1 1.785 0.1910 90 0.325 5.1 1.6575 0.1711 100 0.3 5.1 1.53 0.1612 110 0.275 5.15 1.41625 0.1513 120 0.25 5.15 1.2875 0.1314 130 0.25 5.15 1.2875 0.1315 140 0.225 5.25 1.18125 0.1216 150 0.2 5.25 1.05 0.11


Beban (Ohm)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1

600 W/m2

0 1.6 3.15 5.04 0.702 10 1.25 3.45 4.3125 0.603 20 1.25 3.75 4.6875 0.654 30 0.65 3.95 2.4375 0.345 40 0.45 4 1.8 0.256 50 0.425 4.025 1.710625 0.247 60 0.4 4.05 1.62 0.238 70 0.375 4.1 1.5375 0.219 80 0.35 4.125 1.44375 0.2010 90 0.325 4.15 1.34875 0.1911 100 0.31 4.17 1.2865 0.1812 110 0.27 4.2 1.1205 0.1613 120 0.25 4.3 1.0375 0.1414 130 0.25 4.32 1.0375 0.1415 140 0.225 4.33 0.93375 0.1316 150 0.2 4.35 0.83 0.12


Beban (Ohm)

Arus (Ampere)

Tegangan (Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1

400 W/m2

0 1.15 2.2 2.53 0.532 10 0.95 2.3 2.185 0.463 20 0.85 2.5 2.125 0.444 30 0.875 2.5 2.1875 0.465 40 0.65 3 1.95 0.416 50 0.55 3.15 1.7325 0.367 60 0.525 3.3 1.7325 0.368 70 0.45 3.45 1.5525 0.329 80 0.4 3.6 1.44 0.3010 90 0.35 3.67 1.2845 0.2711 100 0.325 3.72 1.209 0.2512 110 0.3 3.8 1.14 0.2413 120 0.275 3.91 1.07525 0.2214 130 0.25 3.98 0.995 0.2115 140 0.2 4.12 0.824 0.1716 150 0.2 4.2 0.84 0.18

B. Karakteristik Sudut Kemiringan Sel Surya

1. Tujuan Percobaan

Menentukan kemampuan dan karakteristik kemiringan sudut panel sel surya.

2. Dasar Teori

Sumber energy dibagi 2 yaitu sumber energy renewable (sumber energy yang dapat

diperbaharui) dan non renewable (smber energy yang tidak dapat diperbaharui). Energi

matahari adalah salah satu contoh yang renewable artinya sumber energy yang sifatnya tidak

terbatas jumlahnya melimpah.

solar cell terbuat dari silikon, suatu bahan yang merupakan sari dari pasir yang

berfungsi mengubah cahaya menjadi energy. Karakteristik solar cell dapat dilihat dari

seberapa cepat sel surya tersebut dapat mengisi sebuah baterai. Pengukuran arus yang

dihasilkan dan tegangan dari sel surya dapat dilakukan dengan alat ukur.

Metodelogi Praktikum

1. Alat-alat Yang Digunakan

1. Panel surya

2. Ampermeter

3. Voltmeter

4. kabel

5. Solarimeter

6. Stop watch

7. Busur derajat

2. Langkah-langkah Percobaan

1. Lakukan percobaan diluar lab. TKE dengan membawa peralatan yang ada.

2. Carilah tempat yang lapang agar sinar matahari tidak terhalang.

3. Arahkan solar sel dengan sudut 45 derajat menghadap matahari ambil datanya

kemudian ulangi dengan sudut 90 derajat ambil datanya dan terakhir dengan sudut

135 derajat ambil datanya.

4. Catat jam berapa anda mulai.

5. Ukurlah tegangan dan arus diantara terminal positif dan negatif pada bagian

belakang solar sel dengan menggunakan multitester pada posisi (Volt DC) range

50 Volt.

6. Dengan menshortkan terminal melalui sebuah Ampermeter, ukurlah arus

hubungan singkat range 50 mA.

7. Ambil datanya setiap 1 menit pada masing-masing sudut sebanyak 15 kali dan

isilah tabel data percobaan.

3. Hasil Pengambilan Data

3.1 DATA SERI

Hari/tgl : Jum’at, 4 Juni 2010

Kondisi cuaca : Senja

Waktu mulai : 14.30

Sudut kemiringan : 45°

No

Internsitas (Watt/cm) (Selang 1

menit)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere

)

Tegangan

(Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1 352 0 0.6 0 0 02 271 10 0.5 3 1.5 0.463 212 20 0.59 2.5 1.475 0.584 198 30 0.36 5 1.8 0.765 141 40 0.28 5 1.4 0.836 102 50 0.22 4.5 0.99 0.817 94 60 0.2 5 1 0.898 86 70 0.18 6 1.08 1.059 79 80 0.17 5.5 0.935 0.9910 74 90 0.16 6 0.96 1.0811 70 100 0.158 5.9 0.9322 1.1112 66 110 0.144 6 0.864 1.0913 63 120 0.14 6.5 0.91 1.2014 44 130 0.136 6.8 0.9248 1.7515 42 140 0.12 7 0.84 1.67


Kondisi cuaca : Terik

Waktu mulai : 13.50


No


menit)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere

)

Tegangan

(Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1 555 0 1.26 0 0 02 594 10 1.28 7.5 9.6 1.353 583 20 1.22 14 17.08 2.444 553 30 1.12 14 15.68 2.365 590 40 1.12 22 24.64 3.486 598 50 1.08 26 28.08 3.917 543 60 0.96 28 26.88 4.138 481 70 0.82 28 22.96 3.989 195 80 0.49 29 14.21 6.0710 202 90 0.5 22 11 4.5411 397 100 0.7 36 25.2 5.2912 247 110 0.53 32 16.96 5.7213 527 120 0.7 42 29.4 4.6514 547 130 0.64 44 28.16 4.2915 621 140 0.67 46 30.82 4.14


Kondisi cuaca : Terik

Waktu mulai : 13.15


No


menit)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere

)

Tegangan

(Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1 824 0 0.273 0 0 02 806 10 0.255 3 0.765 0.313 882 20 0.41 6 2.46 0.234 883 30 0.43 7.5 3.225 0.305 844 40 0.42 8.3 3.486 0.346 770 50 0.41 9.5 3.895 0.427 811 60 0.39 10 3.9 0.408 494 70 0.315 9 2.835 0.489 768 80 0.37 11 4.07 0.4410 625 90 0.38 11 4.18 0.5611 667 100 0.38 13 4.94 0.6212 536 110 0.282 12.8 3.6096 0.5613 533 120 0.28 15.6 4.368 0.6814 619 130 0.29 19 5.51 0.7415 635 140 0.28 21 5.88 0.77

3.2 DATA PARALEL

Hari/tgl : Senin, 7 Juni 2010

Kondisi cuaca : Mendung

Waktu mulai : 09.25


No


menit)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere

)

Tegangan

(Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1 139 0 1.42 0 0 02 128 10 1.28 3.4 4.352 2.833 134 20 1.1 8.4 9.24 5.754 119 30 0.9 11.1 9.99 7.005 125 40 0.74 12.6 9.324 6.226 131 50 0.62 13.6 8.432 5.367 125 60 0.52 14.2 7.384 4.928 127 70 0.46 14.6 6.716 4.419 139 80 0.4 14.7 5.88 3.5310 139 90 0.36 14.8 5.328 3.1911 136 100 0.32 15.1 4.832 2.9612 135 110 0.3 15.2 4.56 2.8113 139 120 0.27 15.3 4.131 2.4814 138 130 0.25 15.3 3.825 2.3115 144 140 0.24 15.4 3.696 2.14



Waktu mulai : 10.05


No


menit)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere

)

Tegangan

(Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1 131 0 1.08 0 0 02 135 10 1.04 2.4 2.496 1.543 134 20 0.94 6.4 6.016 3.744 129 30 0.82 11.8 9.676 6.255 125 40 0.72 13 9.36 6.246 130 50 0.6 13.8 8.28 5.317 151 60 0.52 14.4 7.488 4.138 132 70 0.4 14.5 5.8 3.669 126 80 0.36 14.6 5.256 3.4810 133 90 0.32 15.6 4.992 3.1311 131 100 0.3 15 4.5 2.8612 125 110 0.26 16 4.16 2.7713 111 120 0.24 15 3.6 2.7014 131 130 0.26 15 3.9 2.4815 132 140 0.22 15.2 3.344 2.11



Waktu mulai : 11.45


No


menit)

Beban (Ohm)

Arus (Ampere

)

Tegangan

(Volt)

Daya (Watt)

Efisiensi (%)

1 119 0 0.96 0 0 02 140 10 0.88 2.2 1.936 1.153 134 20 0.8 5.8 4.64 2.894 128 30 0.74 8.8 6.512 4.245 139 40 0.66 10.6 6.996 4.196 133 50 0.58 12 6.96 4.367 127 60 0.5 13 6.5 4.278 132 70 0.44 13.4 5.896 3.729 138.8 80 0.4 13.98 5.592 3.3610 151 90 0.36 14.2 5.112 2.8211 150 100 0.3 14.4 4.32 2.4012 141 110 0.28 15 4.2 2.4813 130 120 0.26 15.4 4.004 2.5714 150 130 0.24 15.5 3.72 2.0715 136 140 0.24 15.7 3.768 2.31

Karakteristik Solar sel

Karakteristik solar sel berdasarkan praktek dengan intensitas cahaya

SERI

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 501

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

800 W/m2600 W/m2400 W/m2

Tegangan (Volt)

Arus

(Am

pere

)

PARALEL

Berdasarkan Teori

0 5 10 15 20 25 30 35 40 451

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

800 W/m2600 W/m2400 W/m2

Tegangan (Volt)

Arus

(Am

pere

)

Gambar 1.Kurva berdasarkan teori

Karakteristik solar sell berdasarkan praktek dengan sudut kemiringan

SERI

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1809045

PARALEL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

20

40

60

80

100

120

140

160

1809045

BAB IV

KESIMPULAN

Karakteristik sel surya sangat ditentukan oleh intensitas cahaya

yang jatuh pada permukaan sel. Semakin banyak intensitas cahaya

yang mengenai permukaan sel surya maka arus yang dihasilkan

akan semakin besar.

Hasil grafik dari praktek tidak jauh berbeda dengan teori, ini

membuktikan bahwa praktek yang di uji cobakan benar.

Pada dasarnya intensitas setiap waktu berbeda-beda, walaupun

hanya dalam kurun 1detik.

Pada grafik jika tegangannya semakin besar maka arusnya akan

semakin kecil.

Dalam praktek solar sell, daya yang dihasilkan sangat kecil.

Daya pada solar sell dipengaruhi oleh internsitas cahaya dan beban.

laporan solar sel

Documents