solar cell - isthi asistensi ke 2

30
PERCOBAAN I SOLAR CELL 1. OPEN-CIRCUIT VOLTAGE 1.1. Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan open-circuit voltage, yaitu : a. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (V OC ) pada kondisi konstan b. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (V OC ) pada kondsi penyinaran tidak sejajar dengan modul sel surya c. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (V OC ) pada kondisi intensitas penyinaran semakin meningkat d. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (V OC ) pada kondisi mencapai hampir nilai maksimum setelah radiasi yang rendah (sekitar 100 W/m 2 ) 1.2. Teori Dasar Sebagai tegangan terbesar yang terjadi melewati terminal dari sel PV, open-circuit voltage (rangkaian tegangan terbuka) V oc, penting dalam rangkaian dimensi lebih lanjut (contohnya : inverter). Tegangan ini diukur tanpa adanya beban yang dihubungkan ke sel PV. 342 12 026 | Solar Cell 1

Upload: muh-talib-hr

Post on 19-Jan-2016

48 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Laporan Praktikum EJT

TRANSCRIPT

Page 1: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

PERCOBAAN I

SOLAR CELL

1. OPEN-CIRCUIT VOLTAGE

1.1. Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan open-circuit voltage, yaitu :

a. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondisi konstan

b. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondsi

penyinaran tidak sejajar dengan modul sel surya

c. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondisi intensitas

penyinaran semakin meningkat

d. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondisi mencapai

hampir nilai maksimum setelah radiasi yang rendah (sekitar 100 W/m2)

1.2. Teori Dasar

Sebagai tegangan terbesar yang terjadi melewati terminal dari sel PV,

open-circuit voltage (rangkaian tegangan terbuka) Voc, penting dalam rangkaian

dimensi lebih lanjut (contohnya : inverter). Tegangan ini diukur tanpa adanya

beban yang dihubungkan ke sel PV.

Bahan semikonduktor yang membentuk sel PV akan menentukan

tegangan yang dihasilkan oleh sel.

| Solar Cell 1

Page 2: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Berikut disebutkan faktor yang akan mempengaruhi open-circuit voltage:

1. Radiasi

2. Sudut insiden

3. Suhu

Radiasi

Diagram berikut akan mengilustrasikan ketergantungan dari open-circuit

voltage pada radiasi

Jelas, rangkaian tegangan terbuka bukanlah fungsi linier dari radiasi. Tegangan

telah mencapai tingkat maksimumnya pada radiasi yang rendah. Ketika

memasang sel PV pada atap, anda harus mengingat bahwa sel PV memiliki

kemampuan untuk memproduksi tegangan yang besar walaupun dibawah langit

yang mendung.

Sudut insiden

Pengukuran open-circuit voltage tergantung dari sudut dari terjadinya cahaya

yang menunjukkan bahwa tegangan akan maksimal ketika cahaya tegak lurus

dengan sel PV.

| Solar Cell 2

Page 3: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Suhu

Sebuah sel PV open-circuit voltage memiliki koefisien suhu negatif, contoh,

sebagai sebuah sel PV atau modul peningkat panas (misalnya di paparan panas),

adalah turunnya tegangan rangkaian terbuka. Sebagai hasil ketergantungan suhu,

tegangan rangkaian terbuka tertinggi pada suhu rendah (winter).

Dengan demikian, modul PV diperuntukkan digunakan pada daerah yang hangat

membutuhkan jumlah sel yang lebih besar dari biasanya (misalnya, 40 bukan 36)

1.3. Prosedur Percobaan

Open-circuit voltage dari sel PV

Pada percobaan ini, kita akan menggunakan sebuah multimeter analog/digital

untuk memeriksa ketergantungan dari modul solar Open-circuit voltage Voc pada

radiasi.

Animasi dibawah ini akan menunjukkan bagaimana cara mempersiapkan

percobaan.

Pada emulator posisi matahari, atur matahari dan panet sudut ke 00, dan

ketinggian sudut ke 900, lampu halogen harus berada tegak lurus atas modul

solar.

| Solar Cell 3

Page 4: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Untuk mengatur nilai-nilai dari pengukuran berikutnya, gerakkan/pindahkan

dimmer’s slide control pada beberapa langkah. Ini akan menghasilkan lima

posisi yang berbeda untuk dikontrol, pada radiasi terendah berada pada posisi

0/4, yang paling tinggi ialah 4/4. Atur radiasi sebagai indikator pada tabel

dibawah, pengukuran dari modul solar berdasarkan open-circuit voltages dan

masukkan nilai-nilainya pada table.

1.4. Tabel Pengambilan Data

| Solar Cell 4

Dimmer’s slide control

Irradiance position

Page 5: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Ketika anda telah menyelesaikan pengukuran anda, ubah dari tabel ke bentuk

diagram.

Dikarenakan radiasi sebenarnya tidak diukur, untuk mendapatkan karakteristik

tergantung pada besarnya bgian bagaimana anda melakukan percobaan.

Pengukuran radiasi telah ditinggalkan secara sengaja dalam kasus ini.

1.5. Tabel Hasil Pengamatan

| Solar Cell 5

Page 6: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Position Of

Dimmer

Irradiance Voltage (V)

W/qm ∠0o ∠15o ∠30o

0 /4 100 9,3 9,27 9,1

1/4 170 14,88 14,59 14,3

2/4 240 17,24 16,96 16,55

3/ 4 310 18,25 18,03 17,57

4 /4 380 18,91 18,58 18,14

1.6. Grafik Hasil Pengamatan

a. Sudut Cahaya 0o

| Solar Cell 6

Page 7: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

b. Sudut Cahaya 15o

c. Sudut Cahaya 30o

| Solar Cell 7

Page 8: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

PEMBAHASAN :

Dari grafik di atas terlihat hubungan antara tegangan terminal sel surya

terhadap tingkat intensitas radiasi. Pada percobaan ini terlihat kondisi sel surya

dalam keadaan tanpa beban atau open-circuit dengan membandingkan tegangan

pada terminal sel surya terhadap tingkat intensitas radiasi cahaya untuk sudut

cahaya datang yang bervariasi.

Grafik a memperlihatkan hubungan tegangan pada terminal sel PV

terhadap tingkat intensitas cahaya radiasi pada sudut datang cahaya 0o. Pada

kondisi dimmer di skala 0 (nol), di terminal sel PV sudah terukur tegangan

sebesar 9,3 volt. Ini dikarenakan saat melakukan percobaan sel PV mendapatkan

radiasi cahaya dari kondisi ruangan laboratorium seperti lampu penerangan dan

cahaya radiasi matahari yang tembus ke ruangan melalu jendela.

Dari grafik yang diperoleh, pada posisi dimer awal atau untuk intensitas

cahaya yang rendah, sel PV sudah mampu memproduksi tegangan yang

mendekati tegangan normal (tegangan steady) dari sel PV. Demikian pula yang

terlihat pada grafik b dan c yang dilakukan pengambilan data pada sudut cahaya

datang 15o dan 30o. Namun tingkat kenaikan tegangannya lebih rendah

dibandingkan pada grafik a dimana cahaya datang pada sudut 0o.

Sudut cahaya datang dan tingkat intensitas radiasi yang diterima oleh

panel PV berpengaruh terhadap tegangan output dari terminal PV. Sehingga nilai

tegangan output sel PV akan mencapai nilai optimum pada sudut cahaya datang

mendekati 0 derajat (tegak lurus) terhadap panel dengan intensitas radiasi yang

cukup.

1.7. Kesimpulan

- Radiasi, sudut insiden dan suhu sangat berpengaruh dengan tegangan

yang dihasilkan.

- Penyinaran yang tegak lurus terhadap sel PV akan menghasilkan tegangan

yang maksimal

- Peningkatan intensitas radiasi cahaya berbanding lurus terhadap

peningkatan tegangan terminal sel PV

| Solar Cell 8

Page 9: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

- Sel PV memiliki kemampuan menghasilkan tegangan setelah mencapai

tingkat maksimumnya pada radiasi yang rendah.

| Solar Cell 9

Page 10: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

2. SHORT-CIRCUIT CURRENT PADA SEL PV

2.2 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan short-circuit current pada sel PV adalah:

a. Mengetahui arus hubung singkat (ISC) pada kondisi penyinaran konstan

b. Mengetahui arus hubung singkat (ISC) pada kondisi tanpa penyinaran

c. Mengetahui arus hubung singkat (ISC) pada kondisi penyinaran yang

semakin meningkat intensitasnya

2.3 Teori Dasar

Short-circuit current IK adalah kemungkinan terbesar dari arus sebuah sel PV

bisa sediakan. Arus ini diukur menggunakan ammeter dengan tahanan dalam

yang sangat rendah tersambung langsung ke terminal sel PV.

Sel PV tahan akan hubung singkat, misalnya, sel PV tidak akan rusak ketika

terminalnya mengalami hubung singkat.

Dikarenakan Short-circuit current hanya sedikit lebih tinggi dibandingkan arus

rata-rata, jalur modul tidak perlu diproteksi oleh sekring terhadap hubung

singkat. Bagaimanapun juga, jalur ini harus didimensi agar dapat mengatasi

hubung singkat dari arus.

Hubung singkat yang dihasilkan dari kesalahan (misal: kecacatan dari isolasi)

dapat membahayakan.

Hubung singkat arus bergantung pada:

1. Radiasi

2. Sudut dari insiden cahaya

3. Suhu

| Solar Cell 10

Page 11: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Radiasi

Ketelitian pengukuran dari hubung singkat sebagai fungsi hasil radiasi mengikuti

tipikal karakteristik:

Short-circuited sel PV bekerja sebagai sensor untuk radiasi meter.

Sudut insiden cahaya

Pengukuran dari short-circuit current sebagai fungsi dari sudut insiden cahaya

memperlihatkan bahwa short-circuit current mencapai nilai maksimumnya ketika

cahaya berada tegak lurus pada sel PV.

Suhu

Keakuratan pengukuran dari suhu bergantung pada shor-circuit current dalam

menunjukkan koefisien suhu yang positif, misalnya, ketika sel PV memanas,

short-circuit current akan meningkat.

| Solar Cell 11

Page 12: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

2.4 Prosedur Percobaan

Short-circuit current of a PV Cell

Pada percobaan ini, kita akan menggunakan sebuah mulitmeter analog/digital

untuk mencari ketergantungan dari modul-modul solar Short-circuit current ISC

pada radiasi.

Animasi dibawah ini akan memperlihatkan bagaimana cara menyiapkan

percobaan

Pada posisi emulator matahari, atur mathari dan panel sudut ke 0o , dan sudut

elevasi ke 90o. Lampu hologen harus pada posisi tegak lurus pada modul solar.

Atur multimeter analog/digital ke tampilan arus dengan menekan saklar seleksi.

Untuk mengatur nilai-nilai radiasi untuk pengukuran lebih lanjut, pindahkan

pengaturan dimmer’s slide dalam beberapa langkah. Ini akan menghasilkan lima

posisi untuk pengaturan, untuk yang terendah berada diposisi 0/4, yang tertinggi

4/4. Atur radiasi berdasarkan indikasi pada tabel dibawah, pengukuran modul-

modul solar berdasarkan shor-circuit currents dan masukkan nilai-nilainya pada

tabel.

| Solar Cell 12

Page 13: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Setelah anda menyelesaikan pengukuran anda, ubah dari tabular menjadi bentuk

diagram

2.5 Tabel Pengambilan Data

Posisi dimmer Radiasi [W/qm] Short circuit current [mA]

0 0 0

0/4

1/4

2/4

3/4

4/4

Dikarenakan radiasi pada percobaan ini tidak diukur, sehingga untuk

mendapatkan karakteristik tergantung pada bagaimana anda melakukan

percobaan. Pengukuran radiasi ditinggalkan dengan sengaja pada kasus ini.

| Solar Cell 13

Page 14: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

2.6 Tabel Hasil Pengamatan

Position Of

Dimmer

Irradiance Current (A)

W/qm ∠0o ∠15o ∠30o

0 /4 100 0,02 0,02 0,02

1/4 170 0,02 0,02 0,02

2/4 240 0,06 0,05 0,04

3/ 4 310 0,10 0,10 0,07

4 /4 380 0,14 0,13 0,10

2.7 Grafik Hasil Pengamatan

a. Sudut Cahaya 0o

| Solar Cell 14

Page 15: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

b. Sudut Cahaya 15o

c. Sudut Cahaya 30o

| Solar Cell 15

Page 16: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

PEMBAHASAN :

Dari grafik di atas terlihat hubungan antara arus hubung singkat pada

terminal sel surya terhadap tingkat intensitas radiasi. Pada percobaan ini kondisi

sel surya dalam keadaan tanpa beban yang di mana terminalnya dihubung

langsung. Namun karena ingin diketahui besar nilai arus yang mengalir pada

terminalnya sehingga dihubungkna seri dengan amperemeter digital sehingga

diperoleh hubungan antara nilai arus hubung singkat terhadap tingkat intensitas

radiasi cahaya untuk sudut cahaya datang yang bervariasi.

Grafik a memperlihatkan hubungan arus hubung singkat sel PV terhadap

tingkat intensitas cahaya radiasi pada sudut datang cahaya 0o.Pada grafik juga

terlihat pada posisi dimer awal atau untuk intensitas cahaya yang rendah sel PV

sudah mengalir arus. Demikian pula yang terlihat pada grafik b dan c yang

dilakukan pengambilan data pada sudut cahaya datang 15o dan 30o. Namun

tingkat kenaikan arusnya lebih rendah dibandingkan pada grafik a dengan sudut

cahaya datang 0o karena arus hubung singkat akan mencapai nilai maksimumnya

ketika cahaya berada tegak lurus terhadap sel PV.

Secara teori, intensitas radiasi yang lebih tinggi akan menghasilkan kurva

dengan arus hubung singkat yang lebih tinggi pula. Kelinearitasan dari arus

pada sel PV ini berbanding lurus terhadap tingkat intensitas radiasi cahaya yang

diterima oleh sel PV tersebut. Sedangkan pada grafik hasil percobaan pada

dimmer skala 0 dan 1 menghasilkan arus hubung singkat yang sama, ini

disebabkan karena pada kondisi tanpa penyinaran sel PV telah mendapatkan

radiasi cahaya dari kondisi sekitar seperti penerangan dalam ruangan lab dan

cahaya radiasi matahari dari ruang yang tembus ke ruangan.

2.8 Kesimpulan

- Radiasi, sudut dari insiden cahaya dan suhu sangat berpengaruh pada arus

hubung singkat

- Arus hubung singkat pada kondisi tanpa intensitas radiasi cahaya akan

menghasilkan arus yang kecil

- Peningkatan intensitas radiasi cahaya berbanding lurus dterhadap

peningkatan arus hubung singkat

| Solar Cell 16

Page 17: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

3. KARAKTERISTIK CELL PV

3.1 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan karakteristik cell PV adalah:

a. Mengetahui tipikal V/I karakteristik cell PV pada beberapa level radiasi

b. Mengetahui tipikal V/I karakteristik cell PV pada beban yang berubah

3.2 Teori Dasar

Diantara dua titik operasi yang masing – masing mewakili tanpa beban dan

hubung singkat, adalah memungkinkan untuk mengukur lebih jauh titik operasi

pada arus yang berbeda. Semua hasil titik pengukuran yang disatukan akan

menghasilkan karakteristik sel. Karakteristik ini ditentukan oleh beberapa arus

dan tegangannya.

Karakteristik dari cell/modul berfungsi sebagai kriteria penilaian penting dalam

teknologi solar

Digram dibawah ini menunjukkan tipikal V/I karakteristik pada cell PV pada

beberapa level radiasi

| Solar Cell 17

Page 18: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

3.3 Prosedur Percobaan

Perekaman Karakterisktik

Pada percobaan ini, kita akan menggunakan X/Y recorder untuk mengukur

modul solar V/I karakteristik pada beberapa radiasi.

Diantara dua titik operasi yang mewakili masing - masing open-circuit dan short-

circuit, adalah memungkinkan untuk mengukur lebih lanjut titik operasi pada

arus yang berbeda. Semua hasil titik pengukuran yang disatukan akan

menghasilkan cell karakteristik. Karakteristik ini ditentukan oleh pengukuran

arus modul solar dan tegangan. Pada beban resistor variable (potentimeter) ini

dihubungkan untuk mengatur beberapa titik pengukuran.

Pada animasi dibawah ini akan diperlihatkan bagaimana mengatur percobaan.

Buka multimeter analog/digital X/Y recorder virtual instrumaent pada menu

instrument|X/Y recorder. Klik kanan pada tombol mouse pada plotter area dan

pilih porperties dari isi menu yang tampil.

| Solar Cell 18

Page 19: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

Rekam karakteristik menggunakan prosedur yang dijelaskan berikut.

1. Atur radiasi pada 0/4

2. Atur potentiometer pada 0 Ω (shor-circuit)

3. Tekan tombol RECuntuk memulai merekam V/I karakteristik

4. Perlahan ubah potentiometer ke nilai tahanan maksimum

5. Tekan tombol REC lagi untuk menghentikan perekaman karakteristik

Untuk meyakinkan krakteristik bahwa karateristik yang terekam sudah tepat,

ubah potentiometer dengan perlahan. Sebaliknya jika secara tiba-tiba

menurunkan potentiometer maka akan mengakibatkan titik infleksi karakteristik.

Menggunakan prosedur ini, rekam karakteristik minimum dan maksimum radiasi

modul solar pada lampu hologen

Salin hasil yang didapatkan pada tempat dibawah, untuk ini, kilk kanan pada

tombol mouse pada X/Y recorder’s plotter area dan pilih Copydari isi menu

yang tampil. Untuk mengisi grafik , klik kanan mouse dan tekan pastepada

tempat yang diinginkan.

| Solar Cell 19

Page 20: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

3.4 Tabel Pengambilan Data

Pada scalling tab, lakukan pengaturan yang ditunjukkan dibawah ini.

Gunakan tombol X/Y recorder’s (config) untuk mengatur jarak pengukuran yang

diperlihatkan dibawah ini.

3.5 Grafik Hasil Pengamatan

| Solar Cell 20

Page 21: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

a. Posisi Dimmer 0/4

b. Posisi Dimmer 1/4

c. Posisi Dimmer 2/4

| Solar Cell 21

Page 22: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

d. Posisi Dimmer 3/4

e. Posisi Dimmer 4/4

| Solar Cell 22

Page 23: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

PEMBAHASAN :

Pada percobaan ini diperoleh grafik seperti pada gambar di atas dimana

adanya hubungan antara arus dan tegangan pada beban yang berubah terhadap

intensitas cahaya tetap. Secara teoritis diperlukan lebih dari satu pengambilan data

pada kondisi intensitas cahaya yang berbeda sehingga kita dapat membandingkan

hasil grafik hasil percobaan terhadap grafik secara teoritis untuk melihat

karakteristik dari sel PV ini.

Secara teori intensitas yang lebih rendah akan berada dibawah kurva dengan

intensitas yang lebih tinggi dengan bentuk kurva yang sama. Nilai dari arus yang

mengalir juga ditentukan oleh intensitas cahaya yang mengenai sel PV.

Kelinearitasan dari tegangan dan arus dari sel PV ini sebanding terhadap tingkat

intensitas radiasi cahaya yang diterima oleh sel PV tersebut. Arus yang dihasilkan

akan menurun seiring dengan kenaikan tegangan pada kondisi intensitas radiasi yang

konstan. Begitu pula untuk intensitas radiasi yang lain yang tetap dijaga konstan

maka akan diperoleh penurunan arus seiring kenaikan tegangan yang memiliki

bentuk kurva yang sama.

3.6 Kesimpulan

| Solar Cell 23

Page 24: Solar Cell - Isthi Asistensi Ke 2

- Peningkatan intensitas radiasi berbanding lurus terhadap peningkatan arus

dan tegangan yang dihasilkan

- Arus yang dihasilkan akan menurun seiring dengan kenaikan tegangan

pada kondisi beban yang berubah terhadap intensitas cahaya tetap.

| Solar Cell 24