LAPORAN PRAKTIKUM OPERASI SISTEM ENERGI II

KARAKTERISTIK PHOTOVOLTAIC (SEL SURYA)

Disusun oleh :

Tri Wulandari (07221058)

Rekan :

Raden Dani Maolani

Dadan Hermana

Moch Riza Faqqihudin

Taufik Maulana

Dosen Pembimbing : Aceng Daud

JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2010

I. Tujuan

1. Memahami karakteristik V-I sel surya

2. Memahami karakteristik rangkaian seri dan parallel sel surya

II. Dasar Teori

Sel surya atau sel photovoltaic adalah bahan semikonduktor yang mengkonversi

energi cahaya menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan berupa arus searah, dan bahan

yang digunakan untuk mengalirkan arus searah tersebut adalah silikon (Si). Keuntungan–

keuntungan dari pemanfaatan teknologi photovoltaic ini antara lain tidak adanya bagian–

bagian yang bergerak, usia pemakaian yang asasnya dapat mencapai 100 tahun, sekalipun

efisiensinya sepanjang masa pemakaian akan menurun, pemeliharaan tidak sulit, dan sistem

ini mudah disesuaikan pada berbagai jenis pemanfaatan.

Silikon adalah penghantar listrik yang jelek. Dengan proses doping dengan suatu

ketidakmurnian yang kecil dan tergantung pada bahan tak murni yang dipakai sebagai zat

untuk doping itu (kristal), silikon yang telah mengalami proses doping itu akan menjadi

penghantar muatan negatif (N) yang disebut elektron atau akan menjadi penghantar muatan

positif (P) yang disebut lubang. Bila silinder murni ini digergaji setipis 0,3 mm maka

terbentuklah cakram-cakram kecil yang disebut wafer. Wafer ini dapat dijasikan

semikonduktor tipe-P dengan mendifus misalnya boron ke dalam permukaan pada suhu

tinggi. Dengan mendifus, misalnya, fosfor ke dalam permukaan itu dengan suhu tinggi maka

terbentuklah semikonduktor tipe-N.

Wafer-wafer atau sel-sel Silikon itu kemudian dipasang dalam sebuah panel, yang

terdiri atas sebuah bingkai aluminium atau baja tahan karat. Sel-sel itu diberi masing-masing

sambungan listrik, dan keseluruhannya dilindungi oleh lapisan kaca atau plastik. Panel ini

juga sering disebut modul.

Jika sel-sel Silikon ini terkena sinar matahari, maka photon-photon yang mengenai

sekitar P-N akan menghasilkan pasangan-pasangan elektron-lubang. Ellektron-elektron akan

cenderung untuk berjalan ke arah silikon tipe-N, sedangkan lubang akan cenderung untuk

berjalan ke arah daerah yang bermuatan positif. Jika wilayah N dan P diberi sambungan

listrik, maka akan mengalir sambungan listrik dalam sambungan itu. Dengan sendirinya

besarnya tenaga listrik yang diperoleh, tergantung antara lain dari jumlah energi cahaya yang

mencapai sel-sel silikon ini, dan tergantung juga dari luas permukaan sel-sel itu.

Pada umumnya, dalam proses ini sebuah sel surya menghasiikan tegangan antara 0,5

– 1 volt, tergantung intensitas cahaya dan zat semikonduktor yang dipakai. Dalam

penggunaannya, sel-sel surya itu dihubungkan satu sama lain, sejajar atau seri, tergantung

dari apa yang dibutuhkan, untuk menghasilkan daya dengan kombinasi tegangan dan arus

yang dikehendaki.

Untuk daya yang agak besar, terdapat keterbatasan-keterbatasan dimana intensitas

cahaya matahari yang rendah pada saat mencapai permukaan bumi, yang berjumlah sekitar

1000 w/m2. Efisiensi dari teknologi photovoltaic saat ini sudah mencapai kurang lebih 25%.

Dengan demikian maka produksi daya listrik yang maksimal dapat dihasilkan oleh sel surya

berjumlah 250 w/m2.

Gambar 1. Solar Sel

Sel surya memiliki karakteristik V-I sebagai berikut

Gambar 2. Karakteristik Sel Surya 1 panel

Dari grafik tersebut terlihat bahwa pada kondisi rangkaian terbuka maka tidak ada

arus yang keluar dari solar sel, sementara pada saat arus maksimum (kondisi hubung singkat)

maka tegangan keluaran Vo = 0 volt.

Pada saat sel surya dihubungkan secara seri maka akan merubah karakteristik V-I,

khususnya pada tegangan keluaran pada saat kondisi rangkaian terbuka menjadi lebih besar,

seperti yang terlihat pada gambar.

Gambar 3. Karakteristik Sel Surya dengan Rangkaian Seri

Sementara jika sel surya dihubungkan secara parallel maka akan menaikkan

kemampuan arus hubung singkatnya, seperti terlihat pada gambar berikut,

Gambar 4. Karakteristik Sel Surya dengan Rangkaian Parallel

III. Alat dan Bahan

1. Satu set sel surya, dengan spesifikasi sebagai berikut:

Tipe : M75 (1000mw/cm2)

Daya Maksimum : 49 watt pada 25oC

Arus Maksimum : 3,06 ampere

Tegangan Maksimum : 16 volt

Arus pada saat Short Circuit : 3,27 ampere

2. Voltmeter

3. Amperemeter

4. Resistor

5. Obeng

Rangkaian pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut :

Gambar 5. Rangkaian untuk satu panel sel surya

Gambar 6. Rangkaian seri panel sel surya

Gambar 7. Rangkaian parallel panel sel surya

IV. Prosedur Praktikum

1. Buat rangkaian seperti pada gambar rangkaian 5, 6 dan 7.

2. Lakukan pengukuran tegangan dan arus pada saat rangkaian terbuka.

3. Lakukan pengukuran tegangan dan arus pada saat rangkaian hubung singkat,

perhatikan kapasitas arus hubung singkat pada panel terhadap kapasitas pengukuran

arus.

V. Data Praktikum

1) 1 Panel Sel Surya

I (A) V (V) P (W)0.15 20 30.18 19.3 3.4740.21 18.8 3.9480.22 17.7 3.8940.25 16 40.27 15.5 4.1850.28 15.2 4.2560.3 14.8 4.44

0.32 13.7 4.3840.33 13.5 4.4550.35 12.6 4.410.37 12 4.440.4 0 0

2) Panel Di rangkai Seri

1 Panel 2 Panel 3 Panel

V (V) I (A) P (W) V (V) I (A) P (W) V (V) I (A) P (W)20 0.15 3 32 0.15 4.8 26.8 0.25 6.7

19.3 0.18 3.474 30 0.24 7.2 25 0.27 6.7518.8 0.21 3.948 28 0.27 7.56 25.5 0.28 7.1417.7 0.22 3.894 27 0.3 8.1 23 0.29 6.67

16 0.25 4 23 0.32 7.36 20 0.32 6.415.5 0.27 4.185 20 0.33 6.6 19.7 0.33 6.50115.2 0.28 4.256 19 0.34 6.46 19 0.35 6.6514.8 0.3 4.44 17 0.35 5.95 17.5 0.37 6.47513.7 0.32 4.384 15 0.36 5.4 16.5 0.38 6.2713.5 0.33 4.455 14 0.37 5.18 15 0.38 5.712.6 0.35 4.41 12 0.38 4.56 14 0.39 5.46

12 0.37 4.44 11 0.39 4.29 11 0.39 4.290 0.4 0 0 0.4 0 0 0.42 0

3) Panel Di rangkai Paralel

1 panel 2 panel 3 panelV (V) I (A) P (W) V (V) I (A) P (W) V (V) I (A) P (W)

16 0.25 4 16 0.21 3.36 16.2 0.2 3.2415.8 0.3 4.74 16 0.25 4 16 0.33 5.2815.5 0.4 6.2 15.8 0.4 6.32 15.8 0.57 9.00615.3 0.5 7.65 15.6 0.5 7.8 15.5 0.7 10.8515 0.7 10.5 15.4 0.7 10.78 15.4 0.87 13.398

14.6 0.8 11.68 15.2 0.8 12.16 15.2 0.98 14.89614.5 1 14.5 14.8 1 14.8 15 1.05 15.7514 1.25 17.5 14.6 1.24 18.104 14.8 1.1 16.28

13.8 1.3 17.94 14.4 1.2 17.28 14.5 1.32 19.1413.8 1.4 19.32 14.2 1.23 17.466 14.2 1.5 21.313.5 1.5 20.25 14 1.4 19.6 14 1.7 23.812 1.55 18.6 13.8 1.5 20.7 13 1.8 23.40 1.6 0 0 2 0 0 3.1 0

VI. Analisa Data dan Grafik

1) 1 Panel sel surya

Analisa :

Dari grafik tegangan terhadap arus di atas dapat dilihat bahwa nilai tegangan semakin

lama semakin besar, akan tetapi arus semakin lama semakin kecil. Dan dari grafik tegangan

terhadap daya di atas dapat dilihat bahwa nilai tegangan semakin lama semakin besar, akan

tetapi daya semakin lama semakin kecil.

2) Panel di rangkai seri

Analisa:

Penambahan panel yang dirangkai secara seri akan berpengaruh terhadap nilai arus, tegangan

dan daya. Semakin bertambah panel maka nilai arus,tegangan, dan daya semaik besar. Pada

saat rangkaian 1 panel, tegangan 20 V, arus 0,15 A, dan daya 3 W. Pada saat rangkaian 2

panel, tegangan 32 V, arus 0,18 A, dan daya 5,67 W. Pada saat rangkaian 3 panel, tegangan

26,8 V, arus 0,25 A, dan daya 6,7 W. Perubahan intensitas cahaya matahari juga akan

mempengaruhi tegangan keluaran dari tiap panel surya. Sehingga nilai tegangan setiap panel

akan berbeda.

3) Panel di rangkai paralel

Analisa:

Penambahan panel pada rangkaian paralel tidak berpengaruh terhadap tegangan. Akan

tetapi penambahan panel pada rangkaian paralel berpengaruh nilai arus dan daya. Pada saat

rangkaian 1 panel nilai arus. Data data dan grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada saat

penambahan panel pada rangkaian nilai arus dan daya akan semakin menurun.

VII. Kesimpulan

Dari data praktikum dapat disimpulkan bahwa :

Karakteristik nilai tegangan terhadap arus berbanding terbalik. Penambahan panel

pada rangkaian seri akan memperbesar nilai arus, tegangan, dan daya. Akan tetapi

penambahan panel pada rangkaian paralel tidak mempengaruhi nilai tegangannya, tegangan

pada rangkaian ini tidak berubah, tetapi nilai arus dan daya semakin menurun.

Semakin banyak panel yang digunakan maka daya yang dihasilkan oleh panel surya

semakin besar. Selain itu juga semakin banyak penyinaran matahari maka daya yang

dihasilkannya pun semakin besar. Oleh karena itu PLTS sangat bergantung dengan kondisi

cuaca sekitar.