OPTIMASI TEGANGAN DAN ARUS SEL SURYA DENGAN PEMANTUL TIPE V-TROUGH Emanuel Budi Raharjo1, Mirwan Ushada2, Ali Parkhan3 1
2
Magister Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia Departemen Teknologi Agroindustri, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada 3 Magister Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia
Abstract Solar energy harvesting problem lies in cost and efficiency of the solar cell. This research offers alternative for efficiency boost by increasing cell illumination. Using v-trough reflector light is augmented to push solar cell voltage and current yield surpassing the actual non-concentrator condition. Conversion efficiency and productivity increases as the addition of both. V-trough experiment employing reflected light selection mechanism is done to raise polycrystalline solar cell output with 413 milliwatt of power and 72 cm2 area. The research design was carried out using Taguchi method referring to three level and three control factor Orthogonal Array with response factors of voltage and current. The three control factors are alpha angle, reflector height and reflector color. Solar cell output with and without v-trough usage are also compared in order to know the enhancement level. The findings revealed that both responses were affected by the control factors and optimum condition achieved on A3B3C3 parameter settings which is 65 alpha angle, 15 cm reflector height and a red reflector color. Result shows 1,48% and 20,88% solar cell voltage and current increase in v-trough implementation over the nonimplemented. After the use of 37,96mW solar cell power, then the Rp2.860,00 cost increase in v-trough configuration can be redeemed due to Rp75,35/mW cost reduction. Keyword : solar cell, v-trough reflector, voltage, current, Taguchi AbstraK Masalah pemanenan energi surya terletak pada biaya dan efisiensi sel surya. Penelitian ini menawarkan alternatif untuk efisiensi dorongan dengan meningkatkan pencahayaan sel. Menggunakan lampu reflektor vpalung ditambah untuk mendorong tegangan sel surya dan hasil saat ini melebihi kondisi non-konsentrator yang sebenarnya. efisiensi konversi dan meningkatkan produktivitas penambahan kedua. Percobaan V-palung menggunakan mekanisme seleksi cahaya yang dipantulkan dilakukan untuk meningkatkan polikristalin keluaran sel surya dengan 413 milliwatt kekuasaan dan 72 daerah cm2. Desain penelitian dilakukan dengan menggunakan metode Taguchi mengacu tiga tingkat dan tiga kontrol faktor Orthogonal Array dengan faktor respon dari tegangan dan arus. Tiga faktor kontrol yang sudut alpha, tinggi reflektor dan warna reflektor. Output sel surya dengan dan tanpa penggunaan v-palung juga dibandingkan untuk mengetahui tingkat tambahan. Temuan mengungkapkan bahwa kedua tanggapan dipengaruhi oleh faktor-faktor kontrol dan kondisi optimum dicapai pada pengaturan parameter A3B3C3 sudut alpha, 15 cm reflektor tinggi dan warna reflektor merah. yang 65 Hasil menunjukkan 1,48% dan 20,88% tegangan sel surya dan peningkatan arus dalam pelaksanaan v-palung atas non-dilaksanakan. Setelah penggunaan tenaga sel surya 37,96mW, maka kenaikan biaya Rp2.860,00 dalam konfigurasi v-palung dapat ditebus karena pengurangan biaya Rp75,35 / mW.
Kata kunci: sel surya, v-palung reflektor, tegangan, arus, Taguchi I. PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Fakta bahwa cadangan energi fosil akan semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui lagi menimbulkan persoalan pemenuhan energi bagi manusia. Berdasarkan pertimbangan ini, maka sumber-sumber energi alternatif selain bahan bakar fosil terus diusahakan untuk dikembangkan guna mengurangi ketergantungan tersebut. Energi alternatif ini dapat berupa energi matahari, energi angin, energi air, energi panas bumi sampai energi nuklir yang masih terus menjadi perdebatan. Untuk energi matahari saja, diperkirakan bumi menerima sejumlah 1000W/m2 radiasi cahaya matahari dalam sehari (Winston et al. dalam Sukki, 2010). Salah satu cara untuk memanfaatkan energi ini adalah menggunakan sel photovoltaik (sel surya) guna menghasilkan listrik (Ekins dan Daukes dalam Sukki, 2010). Menurut Osueke et al., 2011, biaya dan efisiensi sel surya adalah faktor yang menjadi permasalahan dalam eksplorasi energi matahari. Hanya sekitar 15% sampai 30% saja efisiensi
2
yang dapat dicapai sel surya tergantung dari jenis semikonduktor yang dipakai (Sukki, 2010). Jika dapat meminimalkan penggunaan sel surya sementara luaran dapat dioptimalkan maka produktifitas sel surya juga optimal (Osueke et al., 2011). Penelitian sebelumnya dari Shaltout, Ghettas, dan Sabry, 1995 mengungkapkan bahwa penggunaan sel surya polycrystalline pada konsentrator v-trough memiliki penguatan arus lebih sedikit dibanding tipe amorphous oleh karena ketidaksesuaian spectral reflectivity cermin komersial lapis alumunium terhadap spectral response sel polycrystalline. Hasil ini membuktikan bahwa menggunakan pemantul vtrough berbahan cermin saja untuk meningkatkan intensitas tanpa memperhatikan kesesuaian spectral response menghasilkan luaran arus tidak optimal. V-trough adalah konsentrator cahaya yang gunanya memantulkan sinar pada area tidak tercakup oleh sel surya. Area sel yang digunakan lebih sedikit sementara intensitas meningkat sehingga luaran sel secara teori lebih optimal. Menurut Williamson dalam Nilsson, 2005, bahwa untuk sinar yang condong (miring sudut datangnya) jumlah sinar keluar dari bidang simetri (vtrough) yaitu pecahan sinar terpantul keluar menjadi semakin besar. Penting untuk memperhatikan parameter konsentrasi geometrik (C) dan trough angle pada v-trough dalam rangka mengatasi hal ini. Pemilihan tidak tepat pada faktor ini juga mampu mengakibatkan penyinaran parsial (tidak merata), sedangkan menurut penelitian Garcia et al., 2008 penggunaan bahan reflektifitas tinggi seperti kaca dapat menimbulkan hotspot oleh sifat pemantulan specular yang dimiliki cermin. Efek hotspot harus dihindari karena bersifat mengurangi umur pakai dan merusak sel surya. Menjawab permasalahan yang telah diuraikan, maka akan dilakukan eksperimen untuk mengoptimasi tegangan dan arus luaran sel surya jenis polycrystalline menggunakan pemantul v-trough dengan memperhatikan faktor kesesuaian spectral response sel yang digunakan. Metode penelitian yang digunakan dalam optimasi tegangan dan arus sel surya adalah Taguchi. Metode ini sesuai karena merepresentasikan upaya melakukan peningkatan kualitas dengan mendesain kualitas dalam setiap proses dan produk (Wuryandari et al., 2009). Kualitas yang dimaksud dalam penelitian adalah arus dan tegangan sel surya. Faktor kendali eksperimen yang dipilih adalah sudut α, tinggi pemantul dan warna permukaan pemantul. Variasi sudut α dan tinggi pemantul bersesuaian dengan parameter trough angle dan konsentrasi geometrik pemantul v-trough sementara warna pemantul berfungsi menyesuaikan spectral response sel polycrystalline. Kondisi lingkungan sangat berpengaruh terhadap tegangan dan arus sel selama proses eksperimen sehingga untuk meminimalkan efeknya penelitian dilakukan dalam sebuah confined space. Confined space (ruang tertutup) adalah tempat dengan ruang dalam yang didesain untuk melakukan simulasi kondisi lingkungan lokal dalam sebuah sistem terkendali (Takahasi et al. dalam Ushada et al., 2014). Sebagai sumber cahaya didalam ruangan, ditempatkan lampu halogen berdaya 500 watt. 1.2
Tujuan Penelitian Mengetahui cara optimasi arus dan tegangan modul sel surya dengan memanfaatkan pemantul tipe v-trough. Mengetahui faktor-faktor pada pemantul tipe v-trough yang berpengaruh signifikan terhadap nilai arus dan tegangan sel surya. Mengetahui kombinasi level faktor optimal pemantul tipe v-trough yang mengoptimalkan tegangan dan arus sel surya. II. ALAT DAN BAHAN 2.1
Konsentrator Sel Surya
Intensitas cahaya yang jatuh ke permukaan sel surya dapat ditingkatkan menggunakan konsentrator sel surya. Mengoperasikan sel surya dalam kondisi penyinaran terkonsentrasi memberikan dua keuntungan yaitu lebih sedikit area sel surya dibutuhkan untuk mengumpulkan cahaya dan adanya peningkatan efisiensi. Apabila sebuah sumber cahaya yaitu cahaya matahari dikonsentrasikan sebesar X kali maka arus hubung singkat sel surya menjadi X kali lipatnya. Peningkatan konsentrasi cahaya masukan mampu meningkatkan efisiensi sel surya penerimanya, namun seiring dengan peningkatan suhu sel akan menurunkan tegangan hubung buka dan juga efisiensi sel itu sendiri (Luque dan Hegedus, 2003).
3
2.2
Pemantul V-trough
Konstruksinya sederhana v-trough dibentuk dari kaca yang dipasang saling bersilangan dengan sudut seperti terlihat pada Gambar 1
Gambar 1. Pemantul tipe V-trough. (Garcia et al., 2008) Geometri pemantul jenis V-trough dipengaruhi oleh dua hal: sudut pelewatan () dan konsentrasi geometris (C). Nilai kosentrasi geometris merupakan perbandingan antara lebar area pelewatan (A) terhadap ukuran lebar sel surya (a) (Fraidenraich, 1998) 𝐴 𝐶= (1) 𝑎 Guna menghindari hot-spot, distribusi cahaya jatuh harus merata di permukaan area penyerapan. Sebuah konsentrator ideal posisi menghadap sempurna matahari menggunakan dua cermin pemantul akan mengikuti persamaan konsentrasi geometris: 𝐴1 𝐶= = 1 + 2 cos 2ψ (N = 1) (2) 𝑎 2.3 Spectral Response Spectral response, SR(), sel surya memungkinkan untuk mengetahui bagaimana pengaruh foton dengan panjang gelombang (energi) berbeda-beda terhadap nilai arus hubung singkat. Spectral response didefinisikan sebagai besarnya arus hubung singkat yang dihasilkan oleh sebuah panjang gelombang cahaya tertentu. Keterkaitan antara nilai arus hubung singkat sel surya terhadap spectral response ditunjukkan oleh rumus berikut ini (Luque dan Hegedus, 2003): 𝐼𝑠𝑐 =
𝑆𝑅𝑒𝑥𝑡 𝜆 𝑓 𝜆 𝑑𝜆
(3)
𝜆
III. METODOLOGI 3.1
Objek Penelitian
Objek yang akan diteliti adalah arus dan tegangan luaran sel surya yang nilainya dioptimalkan dengan cara meningkatkan perolehan intensitas cahaya memanfaatkan pemantul tipe v-through. Subjek penelitian adalah pemantul tipe v-through dengan jalan merubah level faktor sudut pemasangan antara pemantul dan sel surya (sudut ), tinggi pemantul (H) dan warna permukaan pemantul yang akan mempengaruhi nilai arus dan tegangan luaran.. 2.4
Metode Taguchi
4
Teknik optimasi dengan menggunakan metode Taguchi menggunakan matrik yang disebut matrik Orthogonal Array (OA) untuk menentukan jumlah eksperimen minimal yang dapat memberi informasi sebanyak mungkin semua faktor yang mempengaruhi parameter (Peace, 1993). OA dapat digunakan menentukan kontribusi setiap faktor yang berpengaruh terhadap kualitas dan dapat diketahui tingkat faktor yang memberikan hasil yang optimal. Keuntungan penggunaan OA adalah kemampuan mengevaluasi beberapa faktor dengan jumlah eksperimen sedikit. (Wuryandari et al., 2009). Untuk memperoleh setting parameter yang optimal Taguchi menggunakan pengukuran kualitas secara statistik disebut Signal to Noise Ratio (SNR) sedangkan informasi faktor berpengaruh terhadap respon didapatkan dari analisis variansi (ANOVA). Ekperimen konfirmasi dilaksanakan jika level faktor optimal yang diperoleh berada diluar OA dengan tujuan mendapatkan konfirmasi terhadap kondisi optimal. Notasi penulisan OA menunjukkan jumlah eksperimen, jumlah faktor dan jumlah level yang digunakan dalam eksperimen. Berikut ini ditunjukkan contoh notasi dan matrik OA standar L9(34).
Gambar 2. Notasi Orthogonal Array Sesuai grafik linier penempatan faktor dalam OA L9(34) dapat dilihat dalam Gambar 3. Apabila terdapat dua faktor dengan interaksi maka kolom pertama dan kedua diisi kedua faktor sedangkan kolom ketiga serta keempat diisi oleh interaksinya (Soejanto, 2009).
Gambar 3. Grafik linier L9 (Soejanto, 2009) Jika terdapat tiga buah faktor maka ketiga faktor ditempatkan kolom pertama sampai ketiga sedangkan kolom keempat tetap dipakai dan dinamakan kolom error dengan notasi e. Terdapat tiga karakteristik kualitas atau rasio S/N dalam metode Taguchi yaitu Smaller the Better, Larger the Better dan Nominal the Best dimana nilai n dan yi merupakan jumlah pengulangan eksperiman dan nilai pengamatan ke i faktor respon. Berikut ini disajikan tabel rumus rasio S/N. Tabel 1. Rumus rasion S/N
3.2
Pemilihan Faktor dan Level
a.
Faktor bebas
Faktor bebas adalah faktor yang menjadi sebab berubahnya atau timbulnya faktor terikat/faktor respon. Faktor bebas dalam penelitian ini meliputi sudut , tinggi pemantul dan warna pemantul. Faktor sudut merupakan konversi sudut pelewatan atau trough angle (nilainya 180° dikurangi sudut pelewatan) yang berpengaruh pada konsentrasi geometrik, faktor
5
tinggi pemantul mempengaruhi lebar area pelewatan sedangkan warna pemantul berpengaruh terhadap kinerja konversi cahaya sel surya (unsur kesesuaian spectral response).
Tabel 2. Faktor dan level
b.
Faktor terikat
Faktor terikat adalah faktor yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas. Arus, tegangan, Fill Factor , efisiensi konversi dan produktifitas adalah variabel terikat yang melekat pada sebuah sel surya. Respon Fill Factor, efisiensi konversi dan produktifitas tidak dipilih sebagai faktor terikat dalam penelitian karena ketiganya tidak dapat diukur secara langsung (harus dihitung dengan rumus) dan karakteristiknya sudah diwakili oleh respon arus dan tegangan. Jika dilihat dari rumus baku dapat diketahui bahwa nilai Fill Factor, efisiensi konversi dan produktifitas sel surya akan meningkat seiring dengan peningkatan arus dan tegangan. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Ettah et al., 2011 yang menyatakan bahwa terdapat hubungan positif linier antara arus dan efisiensi seiring peningkatan intensitas cahaya. Peningkatan intensitas cahaya akan meningkatkan arus dan akhirnya memperbaiki efisiensi sel surya. Berdasarkan pertimbangan ini maka variabel terikat yang dipilih dalam penelitian ini adalah arus dan tegangan sel surya. Semakin tinggi nilai arus dan tegangan sel surya yang dihasilkan maka semakin optimal luarannya (Yates, 2003) sehingga karakteristik kualitas yang dimiliki kedua respon adalah LTB (Larger the Better). Nilai arus diukur pada kondisi rangkaian tertutup (close circuit) dengan memberi beban resisitif 1 di terminal luaran, sedangkan nilai tegangan diukur pada kondisi rangkaian terbuka. 3.3
Alat Ukur
Alat ukur yang digunakan untuk mengambil data penelitian adalah sebuah data logger. Data logger merupakan alat ukur digital berbasis mikrokontroler dengan kemampuan untuk mengambil dan mengirimkan data secara serial menuju komputer. Data yang diterima di komputer kemudian ditampilkan oleh software serial chart atau serial terminal dalam bentuk informasi grafik dan atau tulisan. Penggunaan data logger menjadi sangat penting karena mampu mengambil data secara cepat dan aman tanpa merusak sel surya, terutama saat pengukuran arus. Sensor-sensor data logger yang digunakan merupakan sensor yang terkalibrasi meliputi sensor arus maksimum 100 mA dan sensor tegangan 0-10 V keduanya terkalibrasi amperemeter dan voltmeter Sanwa Electric Instrument seri CD800a, sensor cahayanya buatan ROHM semikonduktor seri BH1750FVI kemampuan maksimum 65535 lux dengan resolusi 1 lux dan sebuah busur derajat buatan butterfly untuk mengukur sudut α. 3.4
Orthogonal Array
Terdapat tiga faktor kendali dengan 3 level dalam eksperimen yaitu sudut α, tinggi pemantul dan warna pemantul, sehingga totalnya memiliki enam derajat bebas. Sesuai persyaratan bahwa VOA ≥ Vfl , maka dipilih matriks OA standar L9(34) dengan delapan derajat kebebasan. Menggunakan OA tersebut hanya perlu dilakukan sembilan kali percobaan dari keseluruhan 27 kali. Kolom terakhir OA tidak dipergunakan dalam rancangan sehingga dinamakan sebagai kolom error dengan notasi e. Berikut disajikan OA L9 untuk pengujian tegangan dan arus sel surya dalam bentuk tabel.
6
Tabel 3. Orthogonal array L9(34)
Parameter pengujian tegangan dan arus sel surya untuk trial pertama adalah kombinasi A1,B1,C1,e1 yaitu sudut antara pemantul dengan sel surya sebesar 50, tinggi pemantul 6 cm dan warna permukaan pemantul hijau. Parameter untuk trial kedua hingga ke sembilan mengikuti Tabel 3 dan disesuaikan dengan faktor level Tabel 2.
IV. HASIL dan PEMBAHASAN Pengolahan data hasil eksperimen memanfaatkan fasilitas software Minitab 17 dengan tingkat kepercayaan 95% atau signifikansi 0,05. Analisis Taguchi dilaksanakan menggunakan menu DOE yang terintegrasi dalam Minitab dengan hasil berupa tabel SNR dan nilai rata-rata sesuai karakteristik kualitas LTB faktor respon. Nilai arus dan tegangan sel surya dari eksperimen tanpa menggunakan v-trough ditunjukkan oleh Tabel 4. Rata-rata arus dan tegangan yang diperoleh pada kondisi tanpa peningkatan intensitas cahaya sebesar 29,7 mA dan 8,13 V. Tabel 4. Hasil eksperimen tegangan dan arus sel surya
Nilai arus dan tegangan sel surya dari eksperimen menggunakan pemantul v-trough dengan cara mengubah-ubah nilai sudut α (A), Tinggi Pemantul (B) dan Warna Permukaan Pemantul (C) masing-masing 3 level faktor ditunjukkan pada Tabel 5 dan 6 dibawah. Tabel 5. Hasil eksperimen arus sel surya tegangan sel surya
Tabel 6. Hasil eksperimen
Hasil perhitungan ANOVA dengan Minitab ditunjukkan pada Tabel 7 dan 8 dibawah ini.
Tabel 7. Anova respon arus sel surya tegangan sel surya
Tabel
8.
Anova
respon
7
Berdasarkan hasil analisis variansi respon tegangan dan arus sel surya pada Tabel 7 dan 8 terlihat bahwa seluruh faktor secara statistik memiliki pengaruh signifikan terhadap variabel respon. SNR dan rata-rata untuk variabel respon arus maupun tegangan ditunjukkan oleh Tabel 9 dan Tabel 10. Hasil menunjukkan bahwa kombinasi level faktor optimal adalah A3 B3 C3. Tabel 9. Hasil SNR dan rata-rata arus sel surya rata tegangan sel surya
Tabel 10. Hasil SNR dan rata-
Karakateristik kualitas masing-masing respon penelitian menggunakan jenis yang sama yaitu LTB dengan demikian untuk membandingkan antara kondisi optimal (menggunakan pemantul v-trough) dengan normal (tanpa pemantul v-trough) perlu dilakukan uji beda satu sisi. Langkah uji beda satu sisi dilaksanakan untuk mengetahui apakah μ2 (rata-rata nilai respon menggunakan pemantul) lebih besar dari μ1 (rata-rata nilai respon tanpa pemantul) atau dengan kata lain 𝜇2− 𝜇1 > 0 Tabel 11. Perbandingan hasil eksperimen arus sel surya arus sel surya
Tabel 13. Perbandingan hasil eksperimen tegangan sel surya tegangan sel surya
Tabel 12. Uji beda
Tabel 14. Uji beda
Hasil menunjukkan bahwa nilai P yang diperoleh untuk uji beda tegangan dan arus sel surya adalah 0,000 dan 0,003 maka dapat disimpulkan bahwa P < 0,05 sehingga secara statistik terdapat kenaikan nilai rata-rata tegangan dan arus sel surya pada kondisi menggunakan pemantul terhadap tanpa pemantul v-trough. Perbandingan nilai rata-rata hasil uji kedua respon antara kondisi optimal dengan kondisi normal ditunjukkan pada Tabel 15. Tabel 15. Perbandingan nilai rata-rata hasil pengujian
8
Berdasarkan hasil uji yang tertera pada Tabel 15 terlihat bahwa nilai pada kondisi optimal lebih besar dibanding dengan kondisi normal yaitu sebesar 35,9 mA. Terdapat selisih arus sebesar 6,2 35,9 mA – 29,7 mA = 6,2 mA dengan kenaikan 20,88% 20,88 % = 29,7 × 100 % terhadap kondisi normal. Nilai tegangan optimal juga lebih besar dibanding dengan kondisi normal yaitu 8,25 V. Terdapat selisih tegangan sebesar 8,25 V – 8,13 V = 0,12 V dengan kenaikan 1,48% 0,12 1,48% = 8,13 × 100 % terhadap kondisi normal. Hal ini menunjukkan, bahwa kondisi optimal dapat memaksimasi baik nilai arus (mA) maupun tegangan (V) sel surya. Tabel 16. Biaya pemasangan awal sel surya kondisi optimal (usulan) dan kondisi normal
Hitungan biaya / mW dalam kondisi normal Total biaya pemasangan awal berdasarkan Tabel 16 adalah Rp111.097,00, sehingga biaya / mW yang didapatkan terhitung sebesar Rp111.097,00 dibagi dengan 241,46 mW yaitu Rp460,11 / mW Hitungan biaya / mW dalam kondisi optimal Total biaya pemasangan awal berdasarkan Tabel 16 adalah Rp113.957,00, sehingga biaya / mW yang didapatkan terhitung sebesar Rp113.957,00 dibagi dengan 296,18 mW yaitu Rp384,76 / mW Tabel 17. Biaya / mW kondisi optimal (usulan) dan kondisi normal
Selisih biaya / mW pada Tabel 17 jelas memperlihatkan bahwa biaya untuk setiap mW kondisi optimal (usulan) memberikan solusi lebih baik dengan nilai Rp384,76 dibanding kondisi normal Rp460,11. Kondisi optimal memberikan pengurangan biaya listrik sel surya untuk setiap mW pada pemasangan awal sebesar Rp75,35 dibanding kondisi normal. Tabel 17 juga menunjukkan biaya pemasangan awal sel surya kondisi usulan (menggunakan pemantul vtrough) lebih mahal Rp2.860,00 dibanding kondisi normal. Dengan penghematan biaya Rp75,35 untuk tiap miliwatt, maka biaya yang lebih mahal tersebut dapat tertutup setelah pemakaian daya sel surya sebanyak 37,96 mW karena memberikan keuntungan oleh adanya penghematan biaya sebesar Rp2.860,29. Untuk mengetahui perolehan daya secara riil maka dilakukan eksperimen lapangan pada kombinasi level faktor optimal yang telah didapatkan dengan hasil sesuai yang ditunjukkan oleh Tabel 18. Tabel 18. Hasil eksperimen lapangan menggunakan v-trough pada A3B3C3
9
Peningkatan arus sel surya kondisi uji lapangan terjadi karena intensitas cahaya matahari jauh lebih besar dibandingkan dengan intensitas cahaya lampu halogen. Kondisi ini membuktikan pernyataan bahwa terdapat hubungan linier antara intensitas cahaya terhadap nilai luaran sel surya, bahwa semakin tinggi intensitas maka semakin maksimal luaran arus dan tegangannya (Pepple et al., 2009). Peningkatan intensitas cahaya dan suhu lingkungan pada uji lapangan menyebabkan kenaikan suhu sel surya sehingga meningkatkan batasan panjang gelombang cahaya yang mampu dikonversi sel surya yang akhirnya akan meningkatkan arus sel (Yates, 2003). Penelitian Shaltout, 2000 menunjukkan bahwa peningkatan suhu sel akan menggeser spectral response sel surya mendekati area infra merah sehingga arus sel surya meningkat karena mendekati spectral response sel polycrystalline Kondisi uji lapangan menunjukkan kelembapan udara yang lebih rendah (suhu lingkungan tinggi), menyebabkan tidak banyak cahaya matahari terserap oleh kandungan air dalam udara sehingga intensitas cahaya menjadi tinggi dan akhirnya menaikkan arus. Hal ini sesuai dengan pernyataan Pepple et al., 2009 yaitu tingkat kelembapan rendah berarti kandungan air dalam udara rendah sehingga intensitas cahaya tinggi dan akhirnya menaikkan produksi arus sel surya. Peningkatan suhu sel saat uji lapangan memiliki efek samping berupa penurunan nilai tegangan sel, sesuai yang ditunjukkan pada Tabel 18 dimana rata-rata nilai tegangan sel surya turun dari 8,25 V menjadi 8,16 V. Sesuai teori, peningkatan suhu sel menyebabkan tegangan bandgap berkurang sehingga terdapat lebih banyak elektron dalam pita konduksi yang akhirnya meningkatkan dark current. Peningkatan dark current akan menurunkan tegangan sel (Yates, 2003). Penelitian Pepple at al., 2009 menyatakan bahwa penurunan kelembapan realtif mengindikasikan terjadinya peningkatan tegangan sel, namun demikian karena suhu lingkungan dan intensitas cahaya uji lapangan lebih tinggi daripada uji laboratorium maka mendorong terjadinya peningkatan suhu sel surya sehingga pada akhirnya tegangan sel turun menjadi 8,16 V. Hal ini sesuai pernyataan bahwa peningkatan intensitas cahaya (diikuti suhu lingkungan) akan meningkatkan suhu sel surya yang akhirnya dapat menurunkan tegangan sel (Luque dan Hegedus, 2003). V. PENUTUP 5.1
Kesimpulan
Berdasarkan analisa hasil dan pembahasan yang telah dikemukakan, maka dapat disimpulkan bahwa faktor yang berpengaruh signifikan terhadap nilai tegangan (V) dan arus sel surya (mA) pada pemantul tipe v-through adalah Sudut α, Tinggi Pemantul dan Warna Pemantul. Kombinasi level faktor optimal pemantul tipe v-trough yang mampu mengoptimalkan tegangan dan arus luaran sel surya adalah A3 B3 C3 yaitu pada Sudut α 65 derajat, Tinggi Pemantul 15cm dan Warna Pemantul merah. Hasil menunjukkan peningkatan 1,48% dan 20,88% untuk respon tegangan dan arus sel surya pada saat menggunaan pemantul v-trough dibandingkan tanpa v-trough. DAFTAR PUSTAKA [1].
[2]. [3].
[4]. [5].
Ettah, E.B., Obiefuna, J.N., Njar, G.N., (2011). The Relationship Between Solar Radiation and the Efficiency of Solar Panels in Port Harcourt, Nigeria. International Journal of Applied Science and Technology 1(4) Fraidenraich, N. (1998). Design Procedure of V-trough Cavities for Photovoltaic Systems. Progress in Photovoltaics:Research and Applications, 6: p.43–54 Garcia, M., Marroyo, L., Lorenzo, E., Perez, M. (2008). Experimental Energy Yield in 1,5x and 2x PV Concentrators with Conventional Modules. Progress in Photovoltaics:Research and Applications, 16: p.261–270 Luque, A. dan Hegedus, S. (2003). Handbook of Photovoltaic Science and Engineering . Wiley: Chichester, West Sussex, UK Nilsson, J. (2005). Optical Design and Characterization of Solar Concentrators for Photovoltaics. Lund University. Swedia.
10
[6].
Osueke, Onyekachi, Nwabueze. (2011). Combating Problems with Solar Power : A Cost Effective Improvement on the Conversion Efficiency of Solar Panels. International Journal of Scientific & Engineering Research. 2(10) [7]. Peace, G.S. (1993). Taguchi Methods : A Hands on Approach, Addison-Wesley, Longman Incorporated [8]. Pepple, V.B.O., Cookey, C.I., Alaminokuma, G.I. (2009). Effects of Temperature, Solar Flux and Relative Humidity on the Efficient Conversion of Solar [9]. Shaltout, M.M.A., El-Nicklawly, M.M., Hassan, A.F., Rahoma, U.A., Sabry, M. (2000). Determination of suitable types of solar cells for optimal outdoor performance in desert climate. Renewable Energy. 19: p. 71-74 [10]. Shaltout, M.M.A., Ghettas, A., Sabry, M. (1995). V-trough Concentrator on Photovoltaic Full Tracking System at Hot Desert Climate. Renewable Energy. 6: p. 527-32 [11]. Sudhakar, K., Jain, N., Bagga, S. (2013). Effect of Color Filter on the Performance of Solar Photovoltaic Module. International Conference on Power, Energy and Control (ICPEC) [12]. Sukki, F.M., Iniguez, R.R., McMeekin, S.G., Stewart, B.G., Clive, B. (2010). Solar Concentrator. International Journal of Applied Science. 1(1): p. 1-15 [13]. Soejanto, (2009). Desain Eksperimen dengan Metode Taguchi, Graha ilmu, Surabaya [14]. Ushada, M., Suryandono, A., Falah, M.A.F., Khuriyati, N., Wicaksono, A., Murase, H. (2014) Performance Evaluation of Moss Rooftop Greening Prototype in a Confined Space. Engineering in Agriculture, Environment and Food. 7: p. 46–51 [15]. Wuryandari, T., Widiharih, T., dan Anggraini, S.D. (2009). Metode Taguchi untuk Optimalisasi Produk pada Rancangan Faktorial. Diambil dari www.eprints.undip.ac.id Tersedia di http://eprints.undip.ac.id/8525/ [16]. Yates, T.A. (2003). Solar Cells in Concentrating Systems and Their High Temperature Limitations. (University of California). Santa Cruz.
