karakteristik sel surya

KARAKTERISTIK SEL SURYA

I.             Latar belakang

Di dunia ini sinar matahari merupakan sumber energi terbesar, sumber energi terbarukan. Energi dari sinar matahari dapat diubah menjadi energi listrik untuk keperluan sehari-hari. Energi tersebut diubah  dengan menggunakan panel surya. Panel surya merupakan alat yang terdiri dari sel surya, aki, dan baterai. Panel surya ini akan menghasilkan arus searah (arus DC). Panel surya atau solar cell merupakan salah satu jenis cahaya photovoltaic , yaitu sensor yang dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan tegangan pada outputnya. Apabila solar cell menerima pancaran cahaya maka kedua terminal outputnya akan keluar tegangan DC yang dapat mencapai 0,5 volt. Dalam aplikasinya solar cell lebih sering digunakan sebagai pembangkit listrik DC tenaga suyra (matahari). Dalam skala kecil solar cell sering di jumpai sebagai sumber tegangan DC pada peralatan elektronika seperti kalkulator ataupun jam.

Panel surya pada dasarnya digunakan sebagai alternatif pengganti sumber energi yang telah ada. Penggunaan sel surya bermanfaat untuk  menghemat sumber energi yang telah ada. Hal ini akan sangat membantu dalam penghematan energi. Oleh karena itu dilakuan percobaan ini,  dengan melakukan percobaan diharapkan mampu memahami konsep dasar dari teknologi solar panel atau fotovoltaik, memahami karakterisasi sel surya dengan menggambarkannya dalam grafik serta dapat menentukan daya keluaran serta faktor pengisiannya.

II.           Tujuan

1.   Memahami konsep dasar tehnologi fotovoltaik

2.   Memahami karakterisasi sel surya dan menggambarkannya dalam grafik

3.   Menentukan daya keluaran dan factor pengisian

III.          Dasar teori

Sel surya merupakan sebuah piranti yang mampu merubah secara langsung energi cahaya menjadi energi listrik, proses pengubahan ini terjadi melalui efek fotolistrik. Efek fotolistrik adalah peristiwa terpentalnya sejumlah elektron pada permukaan sebuah logam ketika disinari seberkas cahaya. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai photovoltaic. Sel surya memiliki banyak aplikasi, cocok digunakan bila tenaga listrik dari PLN tidak tersedia seperti di wilayah terpencil satelit pengorbit bumi(Krane,1992)

Faktor pengisian sel surya merupakan perbandingan antara daya keluaran maksimum terhadap daya teoritisnya, dapat dinyatakan sebagai berikut:

Kualitas dari sel surya biasanya dinyatakan dengan nilai fill factor (ff) yang menunjukkan besarnya kemampuan sel surya menyerap cahaya yang diterima, atau sering dinyatakan dengan nilai efisiensi. Semakin besar  nilai ff atau efisiensinya maka sel tersebut semakin baik(Toifur,dkk.2007)

Secara sederhana sel surya terdiri dari persambungan bahan semi konduktor bertipe P dan N (P-N junction semi konduktor), jika terkena sinar matahari akan terjadi aliran elektron. Aliran elektron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik proses pengubahan energi matahari menjadi energi listrik di tunjukkan pada gambar 1.

(gambar 1. pengubahan energi matahari menjadi energi listrik)

(Rusminto,2003)

IV.          Alat dan bahan

1.   Panel surya

2.   Lampu

3.   Potensiometer

4.   Amperemeter

5.   Voltmeter

6.   Kabel penghubung

7.   Solar powermeter

8.   Penggaris

V.           Data pengamatan

Daya lampu (P) = 25 Watt

Intensitas cahaya (I) = 434 Watt/m2

Luas panel (A) = 7,728x10-3 m2

Voc = 9,8 Volt

Isc = 2,00x10-2 A

v (volt)	I(A)	P (watt)
0	0.02	0
1	0.0195	0.0195
2	0.019	0.038
3	0.0185	0.0555
4	0.0175	0.07
5	0.017	0.085
6	0.0157	0.0942
7	0.014	0.098
8	0.011	0.088

VI.          Pembahasan

Teknologi fotovoltaik atau sel surya dapat mengubah energy cahaya menjadi energi listrik. Prinsip dari teknologi fotovoltaik sendiri adalah sebagai berikut, cahaya terdiri atas foton atau partikel energy cahaya yang dikonversi menjadi energy listrik. Pada sel surya terdapat dua sambungan antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor, masing-masing lapisan diketahui sebagai semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N. Pada saat foton mengenai permukaan sel surya maka energy yang diserap dari foton akan diberikan ke electron untuk melepaskan diri dari semikonduktor N. Terlepasnya electron ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh electron yang disebut dengan fotogenerasi electron hole. Karena pada sambungan P-N terdapat medan listrik E, electron hasil fotogenerasi tertarik ke arah sambungan N, begitu juga dengan hole yang tertarik ke arah semikonduktor  P. Jika kedua lapisan semikonduktor tersebut dihubungkan dengan sebuah kabel dan diberi sebuah beban maka akan timbul arus listrik dan mengalir melalui kabel tersebut dari semikonduktor P ke semikonduktor N.

     Sel surya menerima variasi intensitas cahaya yang berbeda-beda dan masing-masing sel surya memiliki karakteristik sel surya yang berbeda pula. Karakteristik sel surya tersebut dapat digambarkan melalui grafik V-I. Untuk mengetahui kapasitas daya yang dihasilkan, dilakukanlah pengukuran terhadap arus (I) dan tegangan (V) pada gugusan sel surya. Untuk mengukur arus maksimum maka kedua terminal dari sel surya dibuat rangkaian hubung singkat sehingga tegangannya menjadi nol dan arusnya maksimum dengan memutar potensiometer dalam kondisi minimum.  Dengan menggunakan amperemeter maka akan didapatkan sebuah arus maksimum yang dinamakan short circuit current (I_sc). Pengukuran pada tegangan (V) dilakukan pada terminal positif dan negatif dari sel surya yang dihubungkan dengan voltmeter tanpa ada beban atau komponen lainnya. Dari pengukuran tersebut akan menghasilkan tegangan maksimum pada arus nol yang dinamakan open circuit voltage (V_oc). Selanjutnya adalah mengukur tegangan dan arus dalam satu rangkaian dengan harga hambatan yang berbeda-beda dengan memutar potensiometer, variasi dilakukan pada tegangan sebagai variable bebas tiap perubahan 1 volt dan arus sebagai variable terikat. Hasil pengukuran arus (I) dan tegangan (V) ini dapat digambarkan dalam sebuah grafik yang disebut kurva V-I seperti yang ditunjukkan pada grafik 1.

VII.        KESIMPULAN

Konsep dasar dari teknologi fotovoltaik adalah pengubahan energy cahaya menjadi energy listrik searah dengan menggunakan photo electric effect. Pada sel surya merupakan pengubahan energy cahaya(lampu) menjadi energy listrik melaluui efek fotolistrik, energy cahaya akan diserap  oleh electron sehingga electron terpental dan keluar menghasilkan beda potensial.

Karakterisasi dari sel surya adalah dengan adanya tegangan dan arus yang dihasilkan. Ketika sel surya bertegangan nol, maka arus berada pada keadaan short circuit (Isc) dan jika arus sama dengan nol maka tegangan sebagai rangkaian terbuka (Voc)

VIII.      Daftar pustaka

Krane, Krenneth.1992.Fisika    Modern.Jakarta:UI Press

Rusminto, Tjatur.W.2003.Solar Sel Sumber Energi Masa Depan yang  Ramah     Lingkungan.Jakarta:Berita Iptek

Toifur,dkk.2007.Petunjuk Praktikum.Yogyakarta:UAD