PARALLEL CONNECTION

LAPORAN

DIBUAT UNTUK MEMENUHI MATAKULIAH PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN

DI PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

DISUSUN OLEH :

NAMA : 1. TISI ARYANI (061330310884)

2. EKA MAYA PRATIWI SY (061330310871)

KELAS: 4 LC

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA TAHUN

AJARAN 2014/2015

I. TUJUANUntuk mengetahui karakteristik tegangan dan arus dari masing-masing modul

PV cell pada saat dihubungkan secara paralel.

II. TEORI DASAR.

Cara kerja sel surya

Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction

antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom

yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar.  Semikonduktor tipe-n mempunyai

kelebihan elektron (muatan negatif)  sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan

hole (muatan positif) dalam struktur atomnya.  Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut

bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk

mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk

mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah

menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan electron)

Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron

(dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika

semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari

semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-

n, dan sebaliknya kutub negatif pada  semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan

hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana  ketika cahaya matahari mengenai susuna p-

n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak

negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju

kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.

Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction.

Sel surya terbuat dari bahan yang mudah pecah dan berkarat jika terkena air. Karena

itu sel ini dibuat dalam bentuk panel-panel ukuran tertentu yang dilapisi plastic atau kaca

bening yang kedap air. Panel ini dikenal sebagai panel surya.

Ada beberapa jenis panel surya yang dijual dipasaran :

Jenis pertama, yaitu jenis yang terbaik dan yang terbanyak

digunakan masyarakat saat ini, adalah jenis monokristalin. Panel

ini memiliki tingkat efisiensi antara 12 sampai 14%.

Jenis kedua adalah jenis polikristalin atau multi kristalin, yang terbuat dari kristal silikon

dengan tingkat efisiensi antara  10 sampai 12%.

Jenis ketiga adalah silikon jenis amorphous, yang berbentuk

film tipis. Efisiensinya sekitar 4-6%. Panel surya jenis ini

banyak dipakai di mainan anak-anak, jam dan kalkulator.

Jenis keempat adalah panel surya yang terbuat dari GaAs

(Gallium Arsenide) yang lebih efisien pada temperatur

tinggi.

Listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung digunakan atau disimpan

lebih dahulu ke dalam baterei kering. Arus listrik yang dihasilkan adalah listrik dengan arus

searah (DC) sebesar 3.5 A. Besar tegangan yang dihasilkan adalah 0.4-0.5V. Kita dapat

mendesain rangkaian panel-panel surya, secara seri atau paralel, untuk memperoleh output

tegangan dan arus yang diinginkan. Untuk memperoleh arus bolak balik (AC) diperlukan alat

tambahan yang disebut inverter.

Cara Kerja Sel Surya Silikon

Kebanyakan PV panel menggunakan Poly Cristallyne Silikon sebagai material

semikonduktor – photocell mereka. Prinsipnya adalah sama dengan prinsip diode p-n

junction.

Seperti yang kita ketahui atom Silikon memiliki 14 elektron yang terdistribusi pada

orbit-orbit elektron kulit terluarnya. Dua kulit terdalamnya masing-masing terisi penuh

dengan dua elektron dan berikutnya delapan elektron. Sementara, kulit yang lebih di luar

hanya memiliki empat elektron, yang terisi hanya sebagian dari kondisi penuhnya. Akibat

dari sifat atom yang cenderung untuk melengkapi elektron pada kulit terluar mereka, yang

akan terjadi selanjutnya adalah pertukaran elektron atom silikon dengan atom silikon

tetangga mereka yang mengakibatkan terbentuknya ikatan dengan elektron dari satu atom

tetangga. Bentuk ini merupakan murni struktur cristallyn.

Jika setiap orbital kulitnya sudah terisi penuh, maka atom yang bersangkutan akan

menjadi sebuah material konduktor yang baik. Agar dapat selalu berfungsi seperti ini, sebagai

bahan semikonduktor, silikon biasanya dicampurkan dengan bahan tertentu (biasa disebut

materi doping); Bahan campuran ini akan mengakibatkan atom silikon akan lebih mudah

mencapai kondisi penuh, seperti atom dengan lebih dari empat elektron valensi, seperti fosfor

yang memiliki 5 elektron valensi. Elektron bebas ini yang akan menjadi elektron yang

membawa energi listrik. Ketidakmurnian ini disebut dopant.

Photocell yang memiliki p-n junction, memiliki 2 buah bahan semikonduktor, tipe-p

dan tipe-n. Tipe-tipe ini dianggap sebagai bahan campuran (impurities); bergantung dari

jenis dopant yang diberikan kepada cristallyn. Untuk kasus photocell, biasanya menggunakan

hidrogen dan fosfor sebagai tipe-n yang ditambahkan pada cristallyn. Sementara, Boron

digunakan sebagai tipe-p. Kedua tipe ini kemudian ditempatkan bersama sebagai p-n junction

Ketika photocell dikenai sinar matahari, artinya photon dari sinar matahari akan

menumbuk semikonduktor (Silikon). Ada 3 kemungkinan yang bisa terjadi ketika photon

menumbuk silikon;

a.      Photon menembus silikon; biasanya terjadi pada photon dengan energi yang rendah.

b.      Photon dipantulkan oleh permukaan silikon.

c.      Photon diserap oleh permukaan silikon.

Untuk kemungkinan yang ketiga, apabila energi photon lebih tinggi dari celah pita

silikon, maka energi yang diserap dari photon akan diberikan ke elektron untuk berpindah

dari pita valensi ke pita konduksi, dan berikutnya akan menghasilkan satu lubang (hole),

meninggalkan hole yang sebelumnya diisi oleh elektron yang lain dari beban. Sirkulasi

elektron inilah yang akan mengakibatkan aliran arus dari PV panel; sehingga silikon ini bisa

berfungsi sebagai material yang mampu mengkonversikan energi photon ke energi listrik.

III. LANGKAH KERJA

1. Buka program yang sudah disediakan di komputer yang ada di meja percobaan

masing-masing tentang paralel connection PV cell.

2. Ikuti langkah kerjanya mulai dari menyediakan perlengkapan yang dibutuhkan

seperti yang ada pada gambar langkah kerja praktikum tersebut.

3. Pasangkan instalasi yang dimulai dari modul 1, modul 2, modul 3 dan terakhir

modul 4.

4. Buka virtual instrument X/Y recorder.

5. Atur X/Y recorder dengan ketentuan berikut.

6. Tekan tombol record untuk merekam grafik U/I yang dihasilkan pada masing-

masing modul, dengan mengikuti langkah berikutnya.

7. Copy-kan grafik yang di hasilkan ke tempat yang sudah disediakan.

8. Jawab pertanyaan yang ada di bagian bawahnya.