Percobaan 1 (Karakteristik I-V)

Petunjuk Praktikum Dasar Konversi Energi

Percobaan 1Karakteristik Pembangkit Listrik Sel Surya

1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa akan dapat :

1. Mengetahui sistem kerja sel surya.

2. Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya.

3. Mengetahui karakteristik arus tegangan akibat pengaruh radiasi surya.

2. Dasar Teori

Photovoltaic (PV) / Solar Cell Generation (Pembangkit Sel Surya) menyatakan perubahan langsung dari peristiwa radiasi surya menjadi listrik. Sebuah sel PV secara sederhana adalah sebuah diode junction pn semikonduktor area luas dengan junction ditempatkan sangat dekat ke permukaan atas. Sebuah susunan kisi logam disebelah atas dan sebuah susunan lembar di sebelah bawah mengumpulkan pembawa-pembawa minoritas melewati junction dan bertindak sebagai terminal-terminal. Pembawa-pembawa minoritas dibangkitkan oleh peristiwa photon-photon dengan energy yang lebih besar atau sama dengan celah energi (energy gap) dari bahan semikonduktor.

Karena keluaran setiap sel agak rendah sekitar (1-2 W), beberapa sel (30-60 sel) dikombinasikan untuk membentuk sebuah modul. Rentang rating modul dari 40-50 W pada 15-17 V. Modul-modul PV ditempatkan secara bersama-sama untuk membentuk panel, array, grup, segmen, dan sebuah pembangkit PV terdiri dari beberapa segmen.

Keuntungan PV meliputi operasi dan biaya pemeliharaan yang rendah, tidak ada bagian yang bergerak, tenang, operasi yang sederhana, umur waktu yang tidak terbatas jika dipelihara dengan tepat, tidak ada biaya bahan bakar dan pengaruh lingkungan yang kecil. Kerugiannya adalah biayanya mahal, perlu area kolektor yang luas untuk menangkap radiasi dan variabilitas output terhadap harian dan musim.

Gambar 1. Karakteristik Arus Tegangan (I-V) sel surya

Percobaan Karakteristik Pembangkit Listrik Sel Surya 1


Output sistem PV adalah dc dan diperlukan inverter untuk mensuplai beban-beban ac. Bila input bahan bakar diperlukan untuk pembangkit tenaga konvensional yang tergantung dari bebannya, input untuk sistem PV ditentukan oleh faktor luar seperti lapisan awan, waktu harian, musim tahunan, lokasi geografis, orientasi, dan geometri kolektor surya. Oleh karena itu sistem PV dioperasikan sedapat mungkin pada atau dekat output maksimumnya. Juga, pembangkit PV adalah pembangkit tanpa inersia dan menyebabkan kecepatan perubahan output-nya akibat pergerakan awan.

Karakteristik arus-tegangan (I-V) dari sebuah sel surya ditunjukkan pada gambar 1. Persamaan karakteristik tersebut diberikan dengan persamaan:

dimana I0 adalah dark current (arus gelap) dan Is adalah source current (arus sumber), k adalah konstanta Boltzmann (1,38 x 10-23 J/K), T adalah suhu dalam K, dan e adalah muatan elektron. Pada kondisi ideal (sel-sel identik), untuk modul PV dengan susunan seri-paralel dari sel-sel, karakteristik I-V akan menjadi sama, kecuali skala arus dikalikan dengan cabang paralel dan skala tegangan sama dengan jumlah sel-sel secara seri dalam modul. Arus sumber Is bervariasi secara linier dengan radiasi surya. Arus dark I0 meningkat bila suhu operasi sel meningkat. Juga, lebih besar celah energi dari bahan, lebih kecil arus nol-nya. Rasio arus sumber Is terhadap arus dark I0 harus dibuat sebesar mungkin untuk memperbaiki operasi.

3. Daftar Peralatan

No Peralatan Jumlah (buah)

1 Modul surya 1

2 Resistor 20

3 Amperemeter 1

4 Luxmeter 1

5 Termometer 1



4. Gambar Rangkaian

Gambar 2. Rangkaian percobaan karaktristik arus-tegangan

5. Prosedur Kerja

1. Ambillah gambar panel sel surya yang dilakukan dalam percobaan ini dengan

kamera.

2. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.

3. Catat jam berapa percobaan dilakukan.

4. Ukur suhu pada modul sel surya saat melakukan percobaan.

5. Ukur kerapatan flux cahaya (illuminance, symbol: lx) saat melakukan percobaan

dengan luxmeter (satuan : lumen/m2).

6. Ukur tegangan dan arus terminal.

7. Masukkan data hasil pengukuran pada tabel 1 dan tabel 2 berikut dengan variasi

beban RL.

8. Gabungkan data pada kelompok lain untuk mendapatkan data yang bervariasi

terhadap radiasi cahaya dan suhunya.

9. Pada laporan berikan hasil analisa karakteristik I-V (arus-tegangan) dan P-V

(daya-tegangan), masukkan juga gambar foto panel sel surya yang diambil

datanya.



Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Pada Modul Surya

Jam Pengukuran :

Suhu modul sel surya ( C) :

Tegangan pada terminal modul surya (volt) :

Tabel 2. Data Hasil Pengukuran Dengan Variasi Beban RL

NoBeban RL

(Ω)

Intensitas cahaya (lx)

(lux=lumen/m2)

Tegangan terminal

beban (V)

Arus terminal beban (I)

Daya(P)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

6. Tugas

1. Jelaskan yang dimaksud dengan karakteristik arus-tegangan sel surya.

2. Sebutkan keuntungan dan kerugian Sel Surya.

7. Referensi

1. Chan, Shu-Park “Section I – Circuits”, The Electrical Engineering

Handbook, Ed. Richard C. Dorf, Boca Raton: CRC Press LLC, 2000.

2. Panasonic Solar Cells Technical Handbook ‘98/99.


Documents

Percobaan 1 (Karakteristik I-V)