PENDAHULUAN
Latar Belakang
Matahari adalah sumber energi utama
kehidupan, karena dari seluruh aliran energi yang tersedia di permukaan bumi
kira-kira 99,9 persen adalah berasal dari matahari. Matahari meradiasikan
energi dalam bentuk gelombang elektrom agnetik dengan spektrum panjang gelombangnya meliputi bentangan antara 250 nm
dan 2500 nm. Spektrum panjang gelombang
yang cukup panjang tersebut memungkinkan direalisasikan berbagai
piranti-piranti yang bekerja pada panjang gelombang tertentu. Salah satu
piranti untuk mengubah tenaga surya langsung
menjadi listrik disebut sel surya. Dalam Makalah in i akan dibahas
prospek penelitian bahan semikonduktor
sel surya dan teknologi pemanfaatannya dalam upaya menggali energi alternatif
nir polutan yang melimpah di Indonesia.
Fotovoltaik merupakan suatu
teknologi konversi yang mengubah cahaya (foto) menjadi listrik (volt) secara
langsung (direct conversion). Peristiwa ini dikenal sebagai efek
fotolistrik (photovoltaic effect). Efek sel photovoltaik terjadi
akibat lepasnya elektron yang disebabkan adanya cahaya yang mengenai logam.
Logam-logam yang tergolong golongan 1 pada sistem periodik unsur-unsur seperti
Lithium, Natrium, Kalium, dan Cessium sangat mudah melepaskan elektron
valensinya. Selain karena reaksi redoks, elektron valensilogam-logam tersebut
juga mudah lepas olehadanya cahaya yang mengenai permukaan logam tersebut.
Diantara logam-logam diatas Cessium adalah logam yang paling mudah melepaskan
elektronnya.
Tegangan yang dihasilan oleh sensor
fotovoltaik adalah sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya (sesuai
konstanta Plank E = h.f). Semakin ke arah warna cahaya biru, makin tinggi
tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh
terhadap arus listrik. Bila fotovoltaik diberi beban maka arus listrik dapat dihasilkan
adalah tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.
Bila sel surya dikenakan pada sinar
matahari, maka timbul elektron dan hole. Elektron-elektron dan hole-hole yang
timbul di sekitar pn junction bergerak berturut-turut ke arah lapisan n dan ke
arah lapisan p. Sehingga pada saat elektron-elektron dan hole-hole itu
melintasi pn junction, timbul beda potensial pada kedua ujung sel surya. Jika
pada kedua ujung sel surya diberi beban maka timbul arus listrik yang mengalir melalui
beban.
Tujuan
1.
Mengukur
karakteristik PV, yaitu:
·
Daya maksimum (Pm)
·
Tegangan optimum (Vm)
·
Arus optimum (Im)
·
Tegangan hubungan terbuka (Voc)
·
Arus hubungan singkat (Isc)
2.
Menetukan efisiensi PV
METODOLOGI
Waktu dan Tempat
Hari, tanggal : Senin, 9 Maret 2015
Waktu :
Pukul 10.00 – 13.00 WIB
Tempat : Laboratorium Energi Listrik Pertanian
Peralatan
·
Digital
multimeter (2 buah)
·
Panel
surya (PV)
·
Pyranometer
(1 buah)
·
Kipas
DC 12 V
·
Tool
set (1 buah)
·
Meteran
Prosedur
a. Menyiapkan
peralatan yang diperlukan untuk praktikum
b.
Menempatkan
photovoltaic dan pyranometer pada daerah yang terkena sinar matahari secara
langsung.
c.
Menghubungkan
pyranometer pada multimeter untuk dicatat voltasenya
d. Menghubungkan
photovoltaic dengan kipas angin.
e. Melakukan
identifikasi alat (menghitung luas photovoltaic dan mencatat spesifikasi kipas
angin)
f. Mencatat
nilai arus listrik, tegangan listrik dan iradiasi dengan pyranometer yang
terukur dalam bentuk tegangan (mV) pada masing-masing multimeter setiap lima
menit sekali.
g.
Praktikum
dilakukan selama satu jam.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Tabel 1. Data hasil
pengamatan photovoltaic
A Photovoltaic = 0.541 m2
Ulangan
|
Waktu
|
Iradiasi
|
Kipas
|
P
surya (Watt)
|
Ratio
(%)
|
Pmax
(Watt)
|
|||
mV
|
W/m2
|
I
(A)
|
V
(Volt)
|
P
kipas (Watt)
|
|||||
1
|
11.20
|
5.2
|
742.86
|
2.95
|
9.45
|
27.878
|
401.81
|
6.938
|
75
|
2
|
11.25
|
6.8
|
971.43
|
3.31
|
10.78
|
35.682
|
525.45
|
6.791
|
75
|
3
|
11.30
|
8.2
|
1171.43
|
3.38
|
11.02
|
37.248
|
633.63
|
5.878
|
75
|
4
|
11.35
|
3.1
|
442.86
|
2.07
|
8.05
|
16.664
|
239.54
|
6.956
|
75
|
5
|
11.40
|
4.7
|
671.43
|
2.84
|
10.08
|
28.627
|
363.18
|
7.882
|
75
|
6
|
11.45
|
8.9
|
1271.43
|
3.41
|
11.38
|
38.806
|
687.72
|
5.643
|
75
|
7
|
11.50
|
8.3
|
1185.71
|
3.27
|
10.35
|
33.845
|
641.35
|
5.277
|
75
|
8
|
11.55
|
8.4
|
1200.00
|
3.38
|
11.01
|
37.214
|
649.08
|
5.733
|
75
|
9
|
12.00
|
4.9
|
700.00
|
3
|
10.32
|
30.960
|
378.63
|
8.177
|
75
|
10
|
12.05
|
7.8
|
1114.29
|
3.17
|
10.65
|
33.761
|
602.72
|
5.601
|
75
|
Contoh Perhitungan
Faktor
koreksi = 0.0069 mV/Wm-2
Waktu
11.20 à I= 5.2 mV = 
= 742.86 Wm-2
= 742.86 Wm-2
P kipas = I (A) x V
(volt)
= 2.95 x 9.45 = 27.878 Watt
P surya =
I (W/m2) x A (m2)
= 742.86 x 0.541 = 401.81 Watt
Rasio Energi =
x 100% = 
x 100% = 6.938 %
x 100% = x 100% = 6.938 %
Spesifikasi
PV:
Luas
(A) =
0.541 m2
Nominal
peak power (Pmax) = 75 Watt
Peak
power Voltage (Vmp) =
17 Volt
Peak
power current (Imp) = 4.45 A
Short
circuit current (Isc) = 4.75 A
Open
circuit Voltage (Voc) = 21.4
Volt
Minimum
power (Pmin) = 70 Watt
Spesifikasi kipas :
Voltage
= 12 Volt
Power
= 80 watt
Efisiensi
kipas = 
x 100% = 
x 100% = 34.85 %
x 100% = x 100% = 34.85 %
Efisiensi
max PV = 
x 100% = 
x 100% = 13.86 %
x 100% = x 100% = 13.86 %
GRAFIK HUBUNGAN DAYA DENGAN WAKTU
GRAFIK SPESIFIKASI PHOTOVOLTAIC
Pembahasan
Photovoltaic merupakan sumber energi listrik terbarukan
yang dapat merubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Efisiensi
konversi energi surya ke listrik bergantung pada intensitas iluminasi spektrum
bahan pembentuk sel dan suhu. Spektrum pada panjang gelomnbang ini mencakup
sinar ultraviolet, sinar tampak dan sinar infra merah. Sampai saat ini sel
photovoltaik yang sudah diproduksi dari jenis multikristal mempunyai efisiensi
sebesar 14.5 % sedangkan jenis amorphous silicon efisiensinya sebesar 7-8%.
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi efisiensi adalah panjang gelombang,
penggabungan p/n junction, resistansi grid, daya pantul silikon (lapisan
penyerap, antirefleksi), suhu, kelembaban udara, dan debu.
Dasar sistem
photovoltaic terdiri dari empat komponen utama yaitu Panel surya (solar panel),
baterai (batteries), regulator dan beban (load). Panel bertanggung jawab untuk
mengumpulkan daya matahari dan membangkitkan listrik. Baterai menyimpan daya
listrik untuk penggunaannya nanti. Regulator menjamin panel dan baterai bekerja
sama dalam model optimal. Beban merujuk pada alat apapun yang memerlukan daya
listrik, dan merupakan jumlah konsumsi listrik dari semua peralatan listrik
yang dihubungkan dengan sistem. Keluaran panel surya dan baterai merupakan arus
searah (DC).
Jika
jangkauan tegangan operasional peralatan yang digunakan tidak cocok dengan
tegangan yang disediakan oleh baterai, perlu digunakan converter untuk
menyesuaikan tegangan. Jika peralatan menggunakan tegangan DC yang berbeda
dengan tegangan baterai, maka perlu digunakan konverter DC/DC (DC/DC
converter). Jika peralatan memerlukan tegangan AC, maka perlu digunakan
konverter DC/AC (DC/AC converter), yang juga dikenal sebagai inverter.
Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan praktikum,
dapat dilihat bahwa daya
yang dipanen oleh PV masih terlampau kecil dibanding daya potensial yang ada, seperti contohnya pada
pukul 11:20 diperoleh nilai daya surya sebesar 401.81 watt sementara daya PV
hanya 27.878 watt sehingga nilai rasio energinya pun menjadi kecil yaitu 6.938
%. Artinya lebih dari 90% dayanya hilang baik itu sebagai panas atau yang
terpantul kembali, namun apabila photovoltaic bekerja maksimal, efisiensinya
dapat mencapai 13.86%, tapi nilai ini masih tetap terlampau kecil juga dan
umunya jarang untuk mencapai nilai maksimum tersebut.
Secara umum penerapan sistem photovoltaik di Indonesia
dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : sistem elektrifikasi pedesaan (sistem
AC dan sistem DC) dan sistem pompa air. Selain itu, photovoltaik digunakan
untuk stasiun microwave, untuk lampu lalu lintas, tanda rambu lalu lintas di
malam hari, kalkulator, jam tangan dan laini-lain.
PENUTUP
Kesimpulan
Efisiensi
photovoltaic dapat diketahui dengan cara membandingkan daya yang dapat dipanen
oleh photovoltaic dengan daya surya potensial yang terukur. Efisiensi maksimum
photovoltaic pada praktikum adalah 13.86%, sehingga pemanfaatan energi radiasi
matahari masih terbilang kecil. Oleh karena itu perlu adanya suatu teknologi
yang dapat meningkatan proses pemanenan energi yang dapat meningkatkan
efisiensi dari photovoltaic agar dapat tercapai produk berupa energi terbarukan
yang dapat menggantikan energi fossil yang tidak lama lagi akan habis.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.2000.prospek penelitian dan aplikasi
fotovoltaik sebagai sumber energi alternatif di indonesia [terhubung berkala]. http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/131791367/ARTIKEL%20HFI%20%20FOTOVOLTAIK.pdf
(diakses pada 14 Maret 2015)
