BAB I RANGKAIAN ARUS LISTRIK BOLAK BALIK (AC)Arus bolak-balik/Alternating Current (AC) adalah arus yang berubahtanda (polaritas) pada selang waktu tertentu. Arus bolak balik dapatberupa sinyal periodik maupun sinyal tak periodik. Sinyal periodikadalah suatu sinyal yang bersifat berulang untuk selang waktutertentu yang sama (perioda) yang biasanya dinyatakan dalam fungsisinusoidal.Contoh sinyal AC diberikan pada gambar berikut, termasukdibandingkan dengan sinyal DC.AC DC DCGambar 1, Perbandingan sinyal AC dan DCSinyal AC yang dibahas di sini hanya sinyal periodik dengan nilaitegangan atau arus rata-rata terhadap waktu sama dengan nol, atau( v t=)( )( )= 0. Simbul skematik sumber tegangan AC adalah: 1 Tegangan AC dinyatakan sebagaiv t( ) = Vocos t diumpankan padasuatu komponen elektronik arusnya kemungkinan berbeda fasadengan tegangan() supply, misalnya dinyatakan sebagai( ) = Iocos t +, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.Fasa (beda fasa) menunjukkan perbedaan dalam satu perioda, yangdinyatakan sebagai: = 2tTSecara umum sinyal listrik merupakan gabungan dari sinyal DC danv t= VDC+ VAC( ) . sinyal AC, yaitu ( )Andaikan sinyal tegangan yang dikehendaki adalah sinyal teganganDC (misalnya sumber tegangan DC), akibatnya komponen AC darisinyal gabungan itu tidak dikehendaki dan sinyal AC ini dikenalsebagaitegangan ripple. Sebaliknya jika yang dikehendaki adalahsinyal AC dan ternyata masih ada sinyal DC-nya maka sinyal DC inidikenal sebagai tegangan offset.Tegangan ripple adalah tegangan AC yang terdapat dalam teganganDC, untuk mengukurnya dilakukan dengan menggunakan osiloskop,dengan men-set kopling AC pada osiloskop sehingga kapasitor yangterdapat pada terminal input dipakai untuk mem-bypass tegangan ACdan menahan tegangan DC. Tegangan offset adalah tegangan DC yang terdapat dalam sinyal AC.Untuk mengukurnya dapat dilakukan dengan men-set kopling DC 2 pada osiloskop. Naik/turunnya tegangan terhadap level tegangan nol(pada saat osiloskop di-set pada posisi GROUND) adalah teganganoffset yang dicari.Gambar berikut yang menunjukkan gabungan dari sinyal AC dan DCyang diukur dengan osiloskop masing-masing dengan kopling ACdan kopling DC.Gambar 2, Sinyal gabungan diukur dengan kopling AC dan DCNotasi Notasi yang dipergunakan untuk besaran arus atau tegangan dalamelektronik mengacu pada standar IEEE, berikut ini adalah notasi yangbiasa dipergunakan. Tabel 1, Notasi besaran elektronikaBesaran Variabel Indeks Contoh 3Huruf Huruf Sesaat totalDCTitik kerjaSesaat ACRMSMaksimum(sinusoidal) kecilbesarbesarkecilbesarbesar besarbesarbesar + Qkecilkecilkecil + m iC , vBEIC , VBEICQ , VBEQic , vbeIc , VbeIcm , VbemRata - rata besar besar + aveICave , VBeavePENGUKURAN RMSNilai rata-rata dari suatu sinyal listrik dinyatakan sebagai:1TV = ( ) , untuk sinyal periodikV t( ) = Vocost diperolehT0T T V = 1 Vocostdt = 1 Vocos 2 t dt = 0T0 T0 TSedangkan tegangan dan arus RMS dari sinyal sinusoida dinyatakansebagai: V = v 2 = V 2cos2 t = VoI rmsrms = i 2 = I o22cost )+o 2= I o2Bentuk umum dari daya RMS adalah: P = vi = V 2 cos 2 t = 1 V I cos rms o 2 o o4 Untuk sinyal lainnya tidak lagisama dengan1 Amplitudonya ,2misalnya untuk sinyal kotak (dengan duty cycle 50%) nilai RMS-nya=1 Amplitudonya .2Jika sumber tegangan AC diberikan ke hambatan secara seri, makabeda fasa antara tegangan dan arus adalah = 0 atau cos = 1 ,sehingga daya RMS yang diberikan pada hambatan R adalah:1Prms=2V Io o = V Irms rmsBENTUK GELOMBANGBentuk gelombang: persamaan atau grafik yang menggambarkankarakteristik sinyal sebagai fungsi dari waktu. 0 untuk t-Ts < 01. step ( S ) = A untuk t-Ts > 02. sinusoida v(t) = A sin (t + )3. eksponensial v(t) = A u(t)e t / TC( )t / t 4. sinusoida teredam5. pulse train6. gelombang kotak v(t) = A u t eTCcos( )5 7. gelombang gigi gergaji8. gelombang segitiga9. dll Bentuk gelombang lainnya merupakan gabungan sinyal dari fungsistep, sinusoida dan eksponensial.Untuk sinyal eksponensial secara praktis akan menuju asimtotiksetelah berdurasi 5 Tc, denganTC adalahtime constant (TC = RC)yang berarti adalah waktu yang diperlukan oleh suatu sinyal untukberkurang hingga 1 e dari sinyal maksimumnya, dengane adalahbilangan natural (e = 2,7182828).Sinyal periodikUntuk merepresentasi besaran sinyal periodik antara interval waktu0 < 2PbS04 + 2H2O ......................................... ( 1 ) Di atas ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat selama penggunaan(discharging). Keadaan ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan elektrolit karena asamnya menjadi lemah (encer), sehingga tahanan antara kutub sangat lemah untuk pemakaian praktis. Sementara proses kimia selama pengisian aki(charging) terjadi 11setelah aki melemah (tidak dapat memasok arus listrik pada saat kendaraan hendak dihidupkan). Kondisi aki dapat dikembalikan pada keadaan semula dengan memberikanarus listrik yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi saatdischarging. Pada proses ini, tiap molekul air terurai dan tiap pasang ion hidrogen yang dekat dengan lempeng negatif bersatu dengan ion S04 pada lempeng negatif membentuk molekul asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas bersatu dengan tiap atom Pb pada lempeng positif membentuk Pb02. [Ref.7 hal. 2]Reaksi kimia yang terjadi adalah : 2PbS04 + 2H2O ----> PbO2 + Pb + 2H2SO2 ....................................... ( 2 ) Macam dan Cara Kerja Aki Aki yang ada di pasaran ada 2 jenis yaitu aki basah dan aki kering. Aki basahmedia penyimpan arus listrik ini merupakan jenis paling umum digunakan. Aki jenis ini masih perlu diberi air aki yang dikenal dengan sebutan accu zuur. Sedangkan aki kering merupakan jenis aki yang tidak memakai cairan, mirip seperti baterai telepon selular.Aki ini tahan terhadap getaran dan suhu rendah (gambar 2.1). Dalam aki terdapat elemen dan sel untuk penyimpan arus yang mengandungasam sulfat (H2SO4). Tiap sel berisikan pelat positif dan pelat negatif. Pada pelat positifterkandung oksid timbal coklat (Pb02), sedangkan pelat negatif mengandung timbal (Pb). Pelat-pelat ditempatkan pada batang penghubung. Pemisah atau separator menjadi isolasi diantara pelat itu, dibuat agar baterai acid mudah beredar disekeliling pelat. Bilaketiga unsur kimia ini berinteraksi, muncullah arus listrik. Gambar 2.1 Sel Aki 12 Aki memiliki 2 kutub/terminal, kutub positif dan kutub negatif . Biasanya kutubpositif (+) lebih besar atau lebih tebal dari kutub negatif (-), untuk menghindarkan kelalaian bila aki hendak dihubungkan dengan kabel-kabelnya. Pada aki terdapat batas minimum dan maksimum tinggi permukaan air aki untuk masing-masing sel. Bila permukaan air aki di bawah level minimum akan merusak fungsi sel aki. Jika air akimelebihi level maksimum, mengakibatkan air aki menjadi panas dan meluap keluarmelalui tutup sel. [Ref.7 hal. 3]Konstruksi Aki 1. Plat positif dan negatif Plat positif dan plat negatif merupakan komponen utama suatu aki. Kualitas plat sangat menentukan kualitas suatu aki, plat-plat tersebut terdiri dari rangka yangterbuat dari paduan timbal antimon yang di isi dengan suatu bahan aktif. Bahanaktif pada plat positif adalah timbal peroksida yang berwarna coklat, sedang pada plat negatif adalah spons - timbal yang berwarna abu abu (gambar 2.2). Gambar 2.2 Plat Sel Aki 2. Separator dan lapisan serat gelas Antara plat positif dan plat negatif disisipkan lembaran separator yang terbuat dari serat cellulosa yang diperkuat dengan resin. Lembaran lapisan serat gelas dipakaiuntuk melindungi bahan aktif dari plat positif, karena timbal peroksida mempunyaidaya kohesi yang lebih rendah dan mudah rontok jika dibandingkan dengan bahanaktif dari plat negatif. Jadi fungsi lapisan serat gelas disini adalah untuk memperpanjang umur plat positif agar dapat mengimbangi plat negatif, selain itu lapisan serat gelas juga berfungsi melindungi separator (gambar 2.3). 133. Elektrolit Gambar 2.3 Lapisan Serat Gelas Cairan elektrolit yang dipakai untuk mengisi aki adalah larutan encer asam sulfatyang tidak berwarna dan tidak berbau. Elektrolit ini cukup kuat untuk merusakpakaian. Untuk cairan pengisi aki dipakai elektrolit dengan berat jenis 1.260 pada 20 C. 4. Penghubung antara sel dan terminal Aki 12 volt mempunyai 6 sel, sedang Aki 6 volt mempunyai 3 sel. Sel merupakan unit dasar suatu Aki dengan tegangan sebesar 2 volt. Penghubung sel(conector)menghubungkan sel sel secara seri. Penghubung sel ini terbuat dari paduan timbal antimon. Ada dua cara penghubung sel - sel tersebut. Yang pertama melalui atas dinding penyekat dan yang kedua melalui (menembus) dinding penyekat. Terminalterdapat pada kedua sel ujung (pinggir), satu bertanda positif (+) dan yang lain negatif (-). Melalui kedua terminal ini listrik dialirkan penghubung antara sel danterminal 5. Sumbat Sumbat dipasang pada lubang untuk mengisi elektrolit pada tutup aki, biasanya terbuat dari plastik. Sumbat pada Aki motor tidak mempunyai lubang udara. Gas yang terbentuk dalam Aki disalurkan melalui slang plastik/ karet. Uap asam akantertahan pada ruang kecil pada tutup aki, kemudian asamnya dikembalikan kedalam sel. 6. Perekat bak dan tutup Ada dua cara untuk menutup aki, yang pertama menggunakan bahan perekat lem, dan yang kedua dengan bantuan panas(Heat Sealing). Yang pertama untuk bak polystryrene sedang yang kedua untuk bak polipropylene. [Ref.8 hal. 1-2]14 Komposisi Kimia Aki Aki kendaraan bermotor modern memiliki komposisi antara lain boks PP (polypropylen),plate (grid danpaste), kutub (poles), penghubung (bridges) dan separator PP sebagai penyekat antara plat positif dan negatif (gambar 2.4). Paste terdiri dari Pb, PbO2 dan PbSO4. Tipe aki kendaraan bermotor yang lama memiliki boks yang terbuat dari karet keras serta separator PVC (polyvinylchloride) dan PP selain boks. Gambar 2.4 Desain Baterai Starter Komposisi material dari aki beragam tergantung pada tipe aki, ukuran dandesainnya. Gambar 2.5 memperlihatkan perbedaan komposisi dari tipe aki lama dengan aki modern. Komponen dari aki yang memiliki kandungan timbal ditunjukkan pada gambar 2.6. 15Gambar 2.5 Komposisi Aki Gambar 2.6 Perkiraan Komposisi dari Komponen Aki yang Mengandung Timbal Grid untuk aki tipe lama memiliki kandungan Antimon (Sb) yang lebih tinggi (~4 %) daripada aki modern (~ 2 %), dimana selain itu masih ditambahkan Kalsium (Ca) pada paduan grid sebesar < 0,5 %. [Ref. 20]16 BAB IIITEORI BATERAI DAN JENIS-JENIS BATERAIPengertian bateraiBaterai adalah suatu alat penyimpan energi listrik yang dapat diisi (charge) setelah energi yang digunakan. Kapasitas atau kemampuan menyimpaan energi ditentukan oleh semua komponen didalam batere seperti jenis material yang digunakan dan jenis elektrolitenya sehingga dikenal batere asam dan batere alkali.Alat untuk mengisi energi listrik kedalam betere dinamakan rectifier (charging) yang berfungsi mengubah arus bolak-balik menjadi searah dan tegangan outputnya sesuai dengan tegangan batere. Kapasitas rectifier ini ditentukan oleh kapasitas batere, sehingga besarnya arus dan tegangan pengisian serta waktu sangat menentukan kondisi batere. Jika tegangan baik dan sesuai (lebih tinggi dari pada tegangan batere) sehingga arus pengisian dapat mengalir mengisi batere tersebut.Untuk mengetahui apakah batere sudah terisi penuh dan dapat menyimpannya dengan baik maka perlu dilakukan pengukuran kondisi batere dengan cara menguji secara simulasi beban yang dapat diatur sehingga arusnyapun dapat diatur pada arus yang tetap maka tegangan batere akan turun dari nominalnya. Waktu penurunan tegangan dibandingkan dengan karakteristik batere tersebut maka dapat diketahui kondisi batere tersebut, apakah mempunyai kapasitas yang baik atau buruk < 40 %.Proses Pengisian BatereKetika arus melalui eletrolite KOH sehingga molekul memisahkan diri menjadi ion K+ dan (OH-). Ion (OH-) bergerak ke plate +ve dan ion K+ menuju plate ve.Jadi plate +ve mengubah ion 2Ni(OH)3, begitu juga plate ve akan merubah Fe. Sebebnarnya disini tidak terjadi perubahan komposisi dari elelktrolite dan spesifik gravity tetap konstan selama proses pengisian dan pengosongan (charging dan discharging).Proses Pengosongan BatereTerjadi proses kebalikan terhadap proses pengisian dimana,plate +ve adalah 2Ni(OH)3 + K 2Ni(OH)+2KOH plate ve adalah Fe + 2KOH Fe(OH)2 Disini terjadi proses perubahan menjadi seperti keadaan semula. Selama pengosongan diperoleh keuntungan kondisi yang tetap dimana merupakan keuntungan yang besar dibandingkan dengan batere asam. Efisiensi ampere jam (AH effisiensi)Efisiensi ini tidak dipengaruhi perubahan tegangan selama pengisian maupun pengosongan.dan besarnya efisiensi pada batere asam antara 90 -95 % sedangkan batere alkali rata-rata 80 %.StandarisasiBesarnya arus pengisian adalah : - Batere Alkali : 0,2 X C ( 0,2 X kapasitas batere ).- Batere Asam : 0,1 X C ( 0,1 X kapasitas batere )- Pada operasi floating arus yang mengalir ke batere relatif kecil .Penjelasan dari standar 0.2 C dan 0.1 C adalah , bahwa batere akan diberlakukan pengujian pengisian maupun pengosongan dengan rumus arus 0.2 atau 0.1 dari kapasitas batere. Sebenarnya banyak standard yang dapat digunakan, hal ini tergantung pada jenis batere dan karakteristiknya serta spesifikasi dari pabrik. Kapasitas batere dengan satuan AH (ampere hours) ditentukan oleh perencanaan yang direalisasikan pada material yang digunakan dan juga ukuran dari elektrode dan media diantaranya serta jenis eletrolyte.PENGUJIAN KAPASITAS BATERE.Kapasitas suatu batere adalah menyatakan besarnya arus listrik ( Ampere ) batere yang dapat disuplai / dialirkan ke suatu rangkaian luar atau beban dalam jangka waktu ( jam ) tertentu, untuk memberikan tegangan tertentu Kapasitas batere ( Ah ) dinyatakan sebagai berikut :C = I x tDimana :C = Kapasitas batere ( Ah )I = Besar arus yang mengalir ( A )T = Waktu ( jam ).Pada batere alkali nickel-cadmium ( NiCd ) umumnya kapasitas batere dinyatakan dalam C5 dan untuk batere Asam C10. C5 dan C10 menyatakan besarnya kapasitas batere dalam Ah yang tersedia selama 5 jam untuk C5 , dan 10 jam untuk C10. Pengujian kapasitas batere dilakukan pada :- Saat komisioning batere (Initial Charge)- 5 tahun setelah operasi.- Kemudian dilakukan setiap 2 tahun- Pada dasarnya bertujuan untuk mengetahui kapasitas batere yang sesungguhnya.Jenis jenis baterai Hampir semua barang elektronik yang kita bawa pasti mengandung baterai sebagai tenaga penggeraknya. Sebut saja, seperti handphone, jam tangan, gadget dan laptop yang kita tenteng. Semua menggunakan baterai sebagai 'nyawa'-nya.Ada baiknya kita mengenal jenis-jenisnya agar kita dapat memperlakukannya sesuai dengan "keinginan"-nya, sehingga baterai kita akan awet dan bekerja sesuai harapan. Dengan demikian barang elektronik kita akan selalu dalam kondisi siap pakai.Disamping itu, jika kita mengenal baterai dengan baik maka kita akan tahu fungsi dan penerapannya secara tepat.Secara garis besar, berdasarkan bahan kimia-nya baterai dibagi dalam dua kategori utama, yaitu:A. Baterai Primer (Primary Batteries)Jenis ini disebut juga baterai sekali pakai (single-use battery) yang berarti setelah habis arus listriknya baterai tersebut harus dibuang ditempat semestinya.B. Baterai Sekunder (Secondary Batteries)Jenis ini disebut juga baterai yang dapat di-cas ulang (rechargeable batteries)jika telah habis arus listriknya.Berikut berbagai macam baterai untuk masing-masing kategori di atas.A. Baterai Primer (Primary Batteries)1.Heavy Duty, atauCarbon Zinc (Zn-MnO2) battery. Ini merupakan baterai primer yang paling murah yang banyak digunakan dalam rumah tangga seperti pada jam dinding dan remote control.2. Alkaline, zinc-alkaline manganese dioxide battery. Baterai jenis ini memiliki power yang lebih dan umur simpan yang lebih lama dari baterai Heavy Duty.3. Lithium Cells. Baterai Lithium memiliki kemampuan kinerja yang jauh lebih baik melampaui baterai elektrolit konvensional. Umur simpannya bisa lebih dari 10 tahun dan tetap bekerja dengan baik pada suhu yang sangat rendah. Baterai Lithium umumnya sebesar uang coin saja, maksimal ukuran AA. Hal ini atas pertimbangan keselamatan dan keamanan saja jika digunakan masyarakat umum. Sebenarnya ada juga ukuran yang lebih besar namun penggunaannya hanya terbatas pada kepentingan militer saja.4. Silver Oxide Cells. Baterai jenis ini memiliki kepadatan energi sangat tinggi tetapi harganya mahal karena terbuat dari bahan silver (perak). Karenanya ukurannya sangat kecil sebesar kancing baju yang digunakan pada jam tangan dan calculators.5. Zinc Air Cells. Baterai jenis ini menjadi standar yang digunakan pada alat bantu dengar. Memiliki waktu pakai yang sangat lama karena hanya memiliki material anoda saja, sedangkan katoda-nya memanfaatkan udara di sekitarnya.B. Baterai Sekunder (Secondary Batteries)1. Rechargeable Alkaline. Merupakan baterai alkaline yang paling murah yang dapat di-cas ulang, memiliki umur simpan yang lama dan cocok untuk penggunaan yang umum / moderat. Di antara baterai yang dapat di-cas ulang, jenis baterai ini merupakan jenis yang paling rendah siklus penge-cas-an ulangnya, sekitar 25 kali atau lebih. Namun demikian baterai ini tetap menjadi pilihan karena populernya baterai alkaline ditambah lagi dapat di-cas ulang.2. Nickel-Cadmium (Ni-Cd). Baterai Ni-Cd merupakan baterai yang bisa di-cas ulang yang kokoh serta handal dan mempunyai daya yang tinggi serta dapat digunakan dalam rentang temperatur yang luas. Kekurangannya baterai jenis ini memiliki waktu pakai yang rendah (lebih sering nge-cas-nya). Arus listrik (setelah di-cas penuh) akan berkurang 30% per bulan jika tidak dipergunakan. Memiliki kandungan racun (toxic) 15%, karsinogenic cadmium, (zat yang dapat menyebabkan kangker), karenanya harus di re-cycle, jangan dibuang sembarang tempat. Baterai jenis ini walaupun berbahaya tetap banyak digunakan terutama pada alat-alat pertukangan. 3. Nickel-Metal Hydride (Ni-MH). Baterai Ni-MH memiliki 30% lebih kapasitasnya dibanding baterai Ni-Cd pada tegangan yang sama. Cycle life ( jumlah cas ulang setelah pemakaian) lebih tinggi dan memiliki kemampuan pada beban arus yang lebih tinggi. Self-discharge (arus berkurang selama penyimpanan) rata-rata 40% per bulan. Baterai Ni-MH tidak mengandung racun cadmium, tapi tetap mengandung zat karsinogen, soperti nickel-oxides dan cobalt.4. Lithium Ion, (Li-Ion). Lithium-ion merupakan terobosan baru dalam dunia baterai rechargeable. Beratnya lebih ringan 30% dan kapasitasnya lebih 30% dibanding baterai Ni-MH. Self-discharge-nya rata-rata 20% per bulan. Jika terkena panas akan merusak baterai bahkan dapat terbakar. Tidak mengandung racun cadmium tetapi tetap mengandung zat karsinogen sepeti cobalt oxides dan nickel oxides. Baterai jenis ini banyak digunakan pada laptop dan handphone dan selalu dijual sebagai bagian dari perangkat elektroniknya karena harus menggunakan charger khusus.5. Lead-Acid. Baterai lead-acid (asam timbal) lebih dikenal dengan nama aki. Sangat populer diseluruh dunia, daya tahan tinggi dan sangat ekonomis. Namun karena beratnya, baterai ini tidak memungkinkan digunakan pada barang elektronik yang portable. Bahan timbal (lead) merupakan racun dan bersifat karsinogen. Karenanya harus di daur ulang dengan baik. Proses daur ulang baterai Lead Acid merupakan proses daur ulang paling sukses dunia. Saat ini 93% baterai lead-acid telah didaur-ulang dan dipergunakan untuk memproduksi baterai lead- acid yang baru.Berikut tabel rangkuman penggunaan dari masing-masing jenis baterai.- Baterai Primer (Single-use Batteries)Jenis BateraiVolt(V)Penggunaan yang umumAlkaline1,5CD/MD/MP3 players, mainan, game elktronik, camera, senter, remote controlCarbon Zinc1,5Jam dinding, radio, alarm asapLithium coin3Calculator, electronic organizersLithium photo3 / 6CameraSilver Oxide (botton cells)1,55jam tanganZinc-air1,4Alat bantu dengar- Baterai Sekunder (Rechargeable Batteries)Jenis BateraiVolt(V)Penggunaan yang umumRechargeable Alkaline1,5CD/MD/MP3 players, mainan, game elktronik, camera, senter, remote control dan lampu listrik tenaga matahariNi-MH1,2Digital camera, mainan remote controlNi-Cd1,2Alat pertukanganLi-ion3,6 - 3,7Notebook, PDAs, handphone, camcorder, digital cameraLead-acid12Aki mobil, UPS, lampu tenaga surya, mobil golf, pelayaran.jenis-jenis baterai 1) NICDBaterai ini merupakan genersi pertama,ya istilahnya sesepuh gitu deh. Baterai ini bertenaga besar dan biasanya digunakan pada hp keluaran lama, sesuai dengan ukuran dan kapasitasnya,proses pengisian ulangnya pun cukup ngerepotin pemirsah- contohnya: pengisian ulang harus dilakukan pada saat daya baterai sudah benar-benar habis,karena semakin lama kapasitasnya akan menurun jika pengisian belum kosong benar.2) NiMh (Nickle Metal Hydride)Generasi selanjutnya adalah NiMh,baterai ini lebih fleksibel dibanding si NICD,untuk pengisian ulang tak perlu menunggu benar-benar habis.3) Li-Ion (Lithium Ion)Hampir sama seperti generasi sebelumnya,jadi anda bisa mengisi ulang baterai tanpa perlu benar-benar habis. Kelemahan Baterai Li-Ion adalah memiliki siklus hidup yang pendek (kurang tahan lama gitu lah) apabila baterai jenis ini di charge berlebihan,malah akan memperpendek umurnya.4) Ll-po (Lithium Polymer)Ini generasi baterai paling terbaru,baterai ini juga ramah lingkungan, namun penanganannya juga harus sangat hati-hati,tekanan yang cukup keras bisa membuat bentuk baterai berubah. Jika ponsel sudah memberikan notifikasi bahwa baterai akan lemah,anda harus segera meng-chargenya,karena kalau menunggu sampai ponsel benar-benar mati,ponsel akan sulit dihidupkan,karena baterai belum pulih sepenuhnya.BAB IVTEORI SOLAR CELL Pengertian Solar Cell (Photovoltaic).Solar cell atau panel surya adalah alat untuk mengkonversi tenaga matahari menjadi energi listrik. photovoltaic adalah teknologi yang berfungsi untuk mengubah ataumengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik secara langsung. PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul. Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak selsurya yang bisa disusun secara seri maupun paralel. Sedangkan yang dimaksud dengan surya adalah sebuah elemen semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya menjadi energi listrik atas dasar efek fotovoltaik. Solarcell mulai popular akhir-akhir ini, selain mulai menipisnya cadangan enegi fosil dan isu global warming. energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi (matahari) bisa didapatkan secara gratis.Solar cell dapat dilihat pada Gambar Gambar Skema solarcell. 25variasi terhadap jarak antar tembaga hingga dapat mengetahui peluang pemanfaatan solarcell tembaga ini. Prinsip dasar teknologi solarcell (Photovoltaic) dari bahan silicon. Solar cell merupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan energi listrik terjadi jika pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam Kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energy. Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakansebagai sel surya adalah Kristal silicon (Ady Iswanto : 2008 Gambar Cara Kerja Solar Cell. 26Semikonduktor Tipe P dan Tipe N. Gambar 2.2. Semikonduktor Tipe-P (Kiri) dan Tipe-N (Kanan). Ketika suatu Kristal silikon ditambahkandengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom-atom silicon yang mengakibatkan munculnya electron bebas pada material campurantersebut. Elektron bebas tersebut berasal dari kelebihan elektron yang dimiliki oleharsen terhadap linkungan sekitarnya, dalam hal ini adalah silicon. Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-n. Hal yang sebaliknya terjadi jika Kristal silicon ditambahkan oleh insur golongan ketiga, misalnya boron, maka kurangnya electron valensi boron dibandingkan dengan silicon mengakibatkanmunculnya hole yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut. Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-p. Adanya tambahan pembawa muatan tersebutmengakibatkan semikonduktor ini akan lebih banyak menghasilkan pembawa muatanketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n maupuntipe-p. 27Sambungan P-NGambar. Diagram Energi Sambungan P-N Munculnya Daerah Deplesi. Gambar Struktur Solar Cell Silikon p-n Junction. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari tipe-p menuju tipe-n dan difusi electron dari tipe-n menuju tipe-p. Difusi tersebut akan meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe-n dan daerah lebih negative pada batas tipe-p. Adanya perbedaan muatan pada sambunganp-n disebut dengan daerah deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju difusi selanjutnya. Medan listrik tersebut mengakibatkanmunculnya arus drift. Arus drift yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medanlistrik. Namun arus ini terimbangi oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak 28ada arus listrik yang mengalir pada semikonduktor sambungan p-n tersebut (Ady Iswanto : 2008). Sebagaimana yang kita ketahui bersama, electron adalah partikel bermuatanyang mampu dipengaruhi oleh medan listrik. kehadiran medan listrik pada electron dapat mengakibatkan electron bergerak. Hal inilah yang dilakukan pada solar cell sambungan p-n, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan p-n agar electron dapat mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut. Ketika junction disinari, photon yang mempunyai 5lectr sama atau lebih besar dari lebar pita 5lectr5lectron tersebut akan menyebabkan eksitasi electron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan 5lectron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka 5lectron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir.(Sumber : http://energisurya.files.wordpress.com) Prinsip dasar solarcell (Photovoltaic) dari bahan tembaga. Photovoltaic berdasarkan bentuk dibagi dua, yaituphotovoltaic padat dan photovoltaic cair. Photovoltaic cair prinsip kerjanya hampir sama dengan prinsip elektrovolta, namun perbedaanya tidak adanya reaksi oksidasi dan reduksi secara bersamaan (redoks) yang terjadi melainkan terjadinya pelepasan elektron saat terjadi penyinaran oleh cahaya matahari dari pita valensi (keadaan dasar) ke pita konduksi ( keadaan elektron bebas) yang mengakibatkan terjadinya perbedaan potensial dan akhirnya menimbulkan arus.Pada solarcellcair dari bahan tembaga terdapat dua buah tembaga yaitu tembaga konduktor dan tembaga semikonduktor. Tembaga semikonduktor akan menghasilkan muatan elektron negatif jika terkena cahaya matahari, sedangkan tembaga konduktor akan menghasilkan muatan elektron positif. Karena adanya perbedaan potensial akhinya akan menimbulkan arus. Sistem Instalasi Solar Cell. Rangkaian Seri Solar Cell. Hubungan seri suatu sel surya didapat apabila bagian depan (+) sel surya 29 Tegangan sel surya dijumlahkan apabila dihubungkan seri satu sama lain. =1+ 2 + 3 +Arus sel eurya sama apabila dihubungkan seri satu sama lain. =1 = 2 = 3 = (Sumber : Widianto, Stevanus. :2011) Rangkaian Pararel Solar Cell. Rangkaian parallel solar cell didapat apabila terminal kutub positif dan negatif solar cell dihubungkan satu sama lain(Owen Bishop : 2004). Hubungan parallel dari solar cell dapat dilihat pada Gambar Gambar Hubungan Parallel. Tegangan solarcell yang dihubungkan parallel sama dengan satu solar cell. =1= 2 = 3 = Arus yang timbul dari hubungan ini langsung dijumlahkan. =1 +2 +3 +(Sumber : Widianto, Stevanus. : 2011) 2.5 Tembaga Sebagai Bahan Semikonduktor. Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki nama unsurCu dan nomor atom 29. Nama unsurnya berasal dari bahasa latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki sifat korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga dapat dilihat padaGambar 30 Gambar Lembaran Tembaga. Sifat fisik Tembaga. Pembuatan tembaga dilakukan dalam beberapa tahap. Tembaga terikat secara kimia di dalam bijih pada bahan yang disebut batu gang. Untuk mengumpulkan bijih-bijh itu biasanya dilakukan dengan membersihkannya dalam cairan berbuih, di mana di situ ditiupkan udara. Ikatan tembaga dari bijih yang digiling sampai halus dicampur dengan air dan zat-zat kimia sehingga menjadi pulp (bubur) pada suatu bejana silinder. Sifat fisik tembaga bisa dilihat sebagai berikut : 1.Nomor atom 2.Berat atom 3.Titik lebur 4.Titik didih 5.Kekuatan Tarik : 29. : 63,546. : 1.0830C. : 2.5670C. : Mendekati 19.000 psi. Semikonduktor dari Tembaga (Cu). Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada temperature yang sangat rendah, namun pada temperature ruangan bersifat sebagaikonduktor. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silicon, germanium dan gallium arsenide. Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang berubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron). Bahan-bahan logam seperti tembaga (Cu), besi (Fe), timah disebut sebagaikonduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, 31sehingga electronnya dapat bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan nama unsur kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan electron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan electron yang berada pada pita inidinamakanelectron valensi. Karena hanya ada satu electron dan jaraknya jauh dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja electron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya (Iqbal Rifqi, 2012). Ikatan atom tembaga (Cu) dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Ikatan Atom Tembaga (Cu). Larutan Air Garam. Larutan air garam adalah senyawaionik yang terdiri dari ion positif (kation) dan ion negatif (anion), sehingga membentuk senyawa netral (tanpa bermuatan). Garam terbentukdari hasil reaksiasam dan basa. Komponen kation dan anion ini dapat berupa senyawa anorganik seperti klorida (Cl), dan bisa juga berupa senyawa organik seperti asetat (CH3COO) dan ion monoatomik seperti fluorida (F), serta ion poliatomik seperti sulfat (SO42). Natrium klorida (NaCl), bahan utama garam dapur adalah suatu garam.32