LAMPIRAN A
INVERSE SQUARE LAW
Lampiran A – Inverse Square Law
INVERSE SQUARE LAW
Intensitas radiasi merupakan fungsi dari jarak, dimana intensitas radiasi akan semakin berkurang dengan bertambahnya jarak tempuh sesuai dengan rumus berikut ini
I sun =
Psun Psun = Asun 4 ⋅ Π ⋅ r 2
•
Besar intesitas radiasi pada jarak r = d ⇒ I sun1 =
Psun Psun = Asun 4 ⋅ Π ⋅ d 2
•
Besar intesitas radiasi pada jarak r = nd ⇒ I sun 2 =
Psun Psun = Asun 4 ⋅ Π ⋅ (nd )2
karena radiasi berasal dari sumber yang sama (daya matahari sama), maka intensitas radiasi pada jarak r = nd terhadap referensi intensistas radiasi pada jarak r=d dengan besarnya jarak pada titik acuan yang sama adalah sebagai berikut :
I sun 2 4 ⋅ Π ⋅ (nd ) = I sun1 4 ⋅ Π ⋅ (d ) 2
2
I sun 2 =
4 ⋅ Π ⋅ (d ) × I sun1 2 4 ⋅ Π ⋅ (nd )
I sun 2 =
1 × I sun1 n2
2
Dari persamaan diatas terlihat bahwa intensitas radiasi berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak yang dikenal dengan nama Inverse Square Law A-1
LAMPIRAN B
SOLAR CONSTANT
Lampiran B – Solar Constant
SOLAR CONSTANT [22] Nilai solar constant dapat dihitung dengan menganggap matahari sebagai blackbody, yaitu sebagai berikut :
daya pada orbit bumi = daya pada permukaan matahari So . Aearth orbit = I sun surface . Asun surface So = Isun surface . Asun surface / Aearth orbit So = esun. σ . (Tsun surface)4 . 4Π(Rsun)2 / 4Π(Rearth orbit)2 So = 1 .5,67 x 10-8.(5762)4.(6,95 x 108/1,49 x 1011)2 So = 1360 Wm-2 dengan So
: solar constant (Wm-2)
Aearth orbit : luas permukaan orbit bumi (m2) Isun surface : intensitas radiasi pada permukaan matahari (Wm-2) Asun surface : luas permukaan matahari (m2) esun
: emisivitas matahari = 1, karena black body
σ
: konstanta Stefan–Boltzmann (5,67 x 10-8 Wm-2K-4)
Tsun surface : temperatur absolut permukaan matahari (K) Rsun
: radius matahari (m)
Rearth orbit : radius orbit bumi (m)
B-1
LAMPIRAN C
AIR MASS (AM)
Lampiran C – Air Mass (AM)
AIR MASS (AM)
Dari gambar diatas terlihat pada kondisi optimum (1) irradiance tegak lurus dengan permukaan atmosfer sehingga irradiance menempuh jarak terpendek dengan ketebalan atmosfer sebesar d. Sedangkan untuk kondisi yang tidak optimum (2), dimana terbentuk sudut sebesar φ terhadap kondisi optimum, irradiance menempuh jarak n kali dari jarak optimum d. Nilai n menunjukan besarnya ketebalah optik atmosfer untuk sembarang kondisi terhadap referensi ketebalan optik atmosfer saat kondisi optimum yang lebih dikenal dengan nama Air Mass (AM). Air Mass (AM) dapat dihitung dengan rumus berikut ini :
d'= n × d AM = n =
=
d' d
1 cos φ
AM = cssφ
keterangan : cos φ =
d d'
C-1
LAMPIRAN D PERSENTASE IRRADIANCE
Lampiran D – Persentase Irradiance
PERSENTASE IRRADIANCE
Dari gambar diatas terlihat, pada kondisi (1) irradiance tegak lurus dengan permukaan solar panel, diperlukan luas permukaan sebesar A1(PxL1) agar dapat menerima semua irradiance. Sedangkan pada kondisi (2) untuk irradiance membentuk sudut sebesar φ terhadap permukaan solar cell, diperlukan luas permukaan sebesar A2 (PxL2). Untuk solar cell dengan lebar sebesar L1, maka intensitas radiasi yang diterima permukaan solar cell dengan sudut φ dapat dihitung dengan rumus berikut ini: % Intensitas =
A1 × 100% A2
=
(P × L1) ×100% (P × L 2 )
=
L1 × 100% L2
= (sin ϕ )×100% keterangan : sin ϕ =
L1 L2
D-1
LAMPIRAN E SEJARAH SOLAR CELL
Lampiran E – Sejarah Solar Cell
SEJARAH SOLAR CELL [6, 11, 20] Tahun
Peristiwa Photovoltaic effect ditemukan oleh fisikawan Perancis Alexandre
1839
Edmond Becquerel ketika bereksperimen dengan sel elektrolit pembentuk 2 elektrode besi.
1877
W.G. Adams dan R.E. Day menemukan photovoltaic effect dalam zat padat Selenium. Solar cell pertama kali dibuat oleh Charles Fritts yang melapisi
1883
semikonduktor Selenium dengan lapisan tipis emas untuk membentuk junction. Devais ini memiliki efisiensi 1%.
1904
Wilhelm Hallwachs membuat junction solar cell dari tembaga dan tembaga oksida. Jan Czochralski, ilmuwan Polandia menemukan metoda pembentukan
1918
single crystalline Silikon yang dikenal dengan nama Czochralski Method.
1932
Audobert dan Stora menemukan photovoltaic effect pada CadmiumSelenide (CdS), material solar cell yang masih digunakan saat ini.
1946
Russel Ohl membuat hak paten atas solar cell modern
1950
Bell Laboratories memproduksi solar cell untuk aktivitas luar angkasa.
1953
Gerald Pearson memulai riset tentang Lithium-Silikon solar cell. AT&T memperkenalkan solar cell Silikon pertama dengan efisiensi
1954
sekitar 6% yang dikembangkan oleh 3 peneliti Amerika yaitu Daryl Chapin, Calvin Fuller dan G.L. Pearson di Bell Laboratories.
1955
Hoffman Electronics membuat solar cell komersil dengan efisiensi 2%.
1957
Hoffman Electronics membuat solar cell dengan efisiensi 8%. T.Mandelkorn,U.S. Signal Corps Laboratories membuat P-N junction
1958
Silikon solar cell yang lebih kuat terhadap dampak radiasi dan sesuai untuk luar angkasa. Hoffman Electronics membuat solar cell dengan efisiensi 9%.
E-1
Lampiran E – Sejarah Solar Cell Vanguad I, satelit komunikasi pertama berdaya solar cell diluncurkan dengan 0,1 W, 100 cm2 solar panel. 1959
Hoffman Electronics membuat solar cell komersil dengan efisiensi 10%.
1960
Hoffman Electronics membuat solar cell dengan efisiensi 14%.
1962
Satelit komunikasi Telstar berdaya solar cell.
1963
Perusahaan Sharp memproduksi solar panel Silikon.
1967
Soyuz I pesawat luar angkasa berawak pertama berdaya solar cell.
1971
Salyut I berdaya solar cell.
1973
Skylab berdaya solar cell. David Carlson dan Christopher Wronski dari RCA Laboratories
1976
membuat amorphous Silikon solar cell pertama dengan efisiensi sekitar 1,1%. Institute
1980
of
Energy
Conversion
di
University
of
Delaware
mengembangkan solar cell thin film pertama menggunakan teknologi Cu2S/CdS dengan efisiensi lebih dari 10%.
1985 1989 1991 1994 1996 akhir
Center for Photovoltaic Engineering pada University of New South Wales membuat Silikon solar cell dengan efisiensi 20%. Reflective solar concentrator pertama kali digunakan pada solar cell. Photoelectrochemical cell (dye-sensitized cell/graetzel cell) pertama kali ditemukan. NREL mengembangkan GaInP/GaAs dengan 2 terminal concentrator merupakan solar cell pertama dengan efisiensi 30%. National Center for Photovoltaic memperkenalkan dye-sensitized cell dengan efisiensi 11%. Dikenal Grid Connected System sebagai sektor pertumbuhan solar cell
1990-an yang terpesat. 2005
Solar panel dapat mengubah sekitar 17% dari energi radiasi yang datang menjadi energi listrik.
E-2
LAMPIRAN F KURVA SOLAR CELL untuk VARIASI RESISTANSI SERI dan RESISTANSI PARALEL
Lampiran F - Kurva Solar Cell untuk Variasi Resistansi Seri dan Resistansi Paralel
KURVA SOLAR CELL untuk VARIASI RESISTANSI SERI dan RESISTANSI PARALEL
Kurva solar cell untuk variasi resistansi seri
Kurva solar cell untuk variasi resistansi paralel
F-1
LAMPIRAN G JENIS SOLAR CELL
VOC (V)
0,622
0,731
0,783
0,621
0,540
0,585
0,572
0,522
0,561
0,50
0,84
0,880
0,878
0,97
0,93
Material
Silikon
Silikon
Silikon
Silikon
Silikon
Silikon
Silikon
Silikon
G-1
Silikon
Silikon
Amorphous Si
Amorphous Si
Amorphous Si
GaAs
GaAs
28
25
11,1
13,1
17,8
15
26,2
28,1
24,2
31,9
32,7
36,5
15000
1380
34,3
JSC (mA/cm2)
0,81
0,81
0,66
0,57
0,676
0,63
0,778
0,79
0,76
0,74
0,76
0,806
0,75
0,754
0,796
FF
18,2
20
6,4
6,6
10,1
5
11,4
11,5
10,5
13,8
13,3
18,3
17,6
18,3
16,8
η
1,5
0,5
1,2
0,73
1,1
0,04
45
11,4
5
4
2,8
2,8
0,4
2
2
Area (cm2)
JENIS SOLAR CELL [3]
1
P+-n-n+
3
semicrystalline, MIS
6 7
roller quenching a-SiC / a-Sip-i-n
8
4
n+-p-p+ homojunction AlGaAs / GaAs
4
p-i-n
4
5
EFG (ribbon)
MIS
4
ITO/semicrystalline
silicon on ceramic
4
3
MIS, active area edge-supported growth
2
500x concentration
1
Refine
Remarks
Lampiran G – Jenis Solar Cell
VOC (V)
1,05 -
0,95
0,76
2,05
0,56
0,52
0,6
0,4
0,431 -
0,79
0,63
0,66
0,72
Material
GaAs
GaAs
GaAs
GaAs
AlGaAs / GaAs
GaAS
Cu2S / CdS
Cu2S / ZnCdS
G-2
CuInSe2 / CdS
CuInSe2 / CdZnS
CdS / CdTe
CdS / CdTe
CdS / InP
InP
WSe2 22,6
24,8
15
-
-
39
38
22,8
24,8
22,7
10,8
24,4
23
-
270
JSC (mA/cm2)
0,57
0,64
0,71
-
-
0,631
0,63
0,75
0,71
0,67
0,74
0,63
0,78
-
0,85
FF
10,2
11,5
12,5
8
10,5
10,6
9,4
10,2
9,2
8,5
16,5
12
17
21
23
η
-
-
0,23
-
-
-
1
1
1
9
4,0
0,1
0,5
-
1,5
Area (cm2)
JENIS SOLAR CELL [3]
PEC
PEC
single crystal InP
electrodeposition
thin film
20% Cd, 80% Zn
evaporation
16% C, 84% Zn
solution ion-exchange
CVD thin film, MIS
tandem cell
on Ge coated Si
CLEFT
AlGaAs / GaAs, 100x
AlGaAs / GaAs, 10x
Remarks
4
4
11
10
10
10
4
4
4
4
4
4
4
9
8
Refine
Lampiran G – Jenis Solar Cell
VOC (V)
0,65
0,723
0,57
0,6
0,59
0,48
0,41
1,2
Material
MoSe2
CdTe
CdSe
CdSe / ZnSe / Au
CuTe /CdTe
Zn3P2
CuInS / CuInS2
merocyanine / Al 1,9
19
18
13
20
23,8
18,7
25
JSC (mA/cm2)
0,25
0,43
0,55
0,63
0,45
0,48
0,64
0,56
FF
0,7
3,3
4,3
4,8
5,0
6,5
8,6
9,4
η
1
0,12
1
6
0,01
1
0,02
-
Area (cm2)
JENIS SOLAR CELL [3]
-
-
Mg / Zn3P2, thin film
-
-
12
12
4
12
12
4
4
CdTe electrodeposition, electrodeposition
4
Refine
PEC
Remarks
Lampiran G – Jenis Solar Cell
G-3
LAMPIRAN H PERBANDINGAN TEKNIK MEMOMPA
Lampiran H – Perbandingan Teknik Memompa
PERBANDINGAN TEKNIK MEMOMPA [2] Teknik
Keuntungan
Memompa
Hand Pump
• biaya rendah • teknologi yang sederhana • perawatan mudah
Kekurangan • debit rendah • menghabiskan waktu dan energi secara tidak produktif • tidak ekonomis • membutuhkan perawatan dan
• biaya awal rendah Diesel &
• portable
Gasoline
• mudah dipasang dan
Pump
digunakan
penggantian suku cadang • perawatan sering tidak memadai sehingga kurang handal dan dapat mengurangi usia pakai • bahan bakar cenderung mahal dan persediaannya tidak dapat diandalkan • menghasilkan noise, debu dan asap.
• tidak membutuhkan Wind Pump
bahan bakar fosil sehingga tidak menimbulkan polusi • awet
• perawatan sukar • biaya perbaikan mahal • sukar mencari suku cadang • instalasi sukar dan membutuhkan peralatan khusus • sangat sensitif terhadap kecepatan angin • membutuhkan tempat terbuka
• perawatan mudah • ramah lingkungan Solar Water Pump
• tidak membutuhkan bahan bakar fosil • pemasangan mudah
• biaya awal besar • output rendah saat cuaca mendung
• dapat diandalkan • awet • sistem modular
H-1
LAMPIRAN I
ANNUAL GLOBAL SOLAR RADIATION
Lampiran I – Annual Global Solar Radiation
ANNUAL GLOBAL SOLAR RADIATION [22]
I-1
LAMPIRAN J DOKUMENTASI
Lampiran J - Dokumentasi
DOKUMENTASI
series regulator
square wave inverter
J-1
