Pengujian Solar Panel (solar cell) - Part 3 (Hasil Uji dan Analisa)

1.        Data Hasil Pengujian

Tanggal : 12 Oktober 2015                                  Kemiringan panel polycristalline : 15^oC

Lokasi :    Rooftop Gedung Quantum FTUI                   V_oc = 4,6 volt; I_sc = 5,4 ampere

Time	T (oC)	Irradiance-METEON (W/m3)	Irradiance-TES 1323R  (W/m3)	Voc (volt)	Isc (Amp)	Keterangan
08.50	46,8	623	815	38,91	3,05
09.00	48,2	660	815	38,92	3,33
09.10	49,2	700	873	38,88	3,54
09.20	51,4	718	915	38,7	3,7
09.30	52,0	254	307	36,81	1,61	Langit berawan
09.40	46,8	802	-	38,84	0,36	6 sel ditutup (horizontal)
09.45	47,2	810	-	28,87	4,07	32 sel ditutup (vertikal)

6 sel sisi bawah ditutup material isolasi solid (horizontal)

24 sel sisi atas ditutup material isolasi solid (vertikal)

Time	T (oC)	Irradiance-METEON (W/m3)	Irradiance-TES 1323R  (W/m3)	Voc (volt)	Isc (Amp)	Keterangan
-	52,2	810	-	38,08	0,01	6 sel ditutup (horizontal)
-	53	820	-	39,22	4,11	1 sel ditutup (diameter ± 0,5 cm)

-	52,5	823	-	38,9	0,01	4 sel ditutup di sisi tengah
-	51,2	844	-	38,85	1,6	Bayangan orang menutup 6 sel sisi bawah
-	44,3	825	-	20,1	3,7	Tanpa reflektor
-	44,5	1086	-	20,1	4,8	Dengan reflektor

6 sel sisi atas ditutup material isolasi solid (horizontal)

1 sel ditutup (diameter ± 0,5 cm)

Simulasi dengan reflektor

Bayangan Orang

4 sel ditutup di sisi tengah

1.        Analisa

1.1  Pengaruh posisi matahari terhadap irradiance pada pyranometer

Nilai irradiance sangat dipengaruhi oleh sudut panel terhadap posisi matahari. Hal ini mengakibatkan perbedaan nilai irradiance yang diterima panel sel surya pada pagi, siang dan sore hari.

Berikut grafik pengaruh besarnya irradince terhadap waktu (posisi matahari).

Gambar 5.1 Grafik Irradiance terhadap perubahan waktu (posisi matahari)

Grafik 5.1 menunjukkan terdapat dua alat pyranometer atau surya power meter, yaitu METEON dan TES 1323R. Kedua alat tersebut ditempatkan pada posisi tegak lurus terhadap bumi dan saling berdekatan. Dari grafik tersebut dapat kita lihat kedua alat tersebut memiliki karakteristik yang berbeda, walaupun mempunyai fungsi yang sama. METEON menunjukkan nilai irradiance yang diterima lebih kecil dibandingkan TES 1323R.

Akan tetapi, jika dilihat dari kedua grafik tersebut, kedua alat tersebut memiliki karakteristik yang hampir sama. Dimana keduanya menunjukkan nilai irradiance semakin tinggi pada kondisi yang semakin panas (siang hari).

Pada pukul 09.30 WIB, terdapat penurunan nilai irradiance yang cukp signifikan hingga 200-300 W/m³. Hal ini dikarenakan pada saat pengambilan data pada waktu itu, kondisi langit dalam keadaan berawan dan matahari tertutup oleh awan. Irradiance yang diterima kedua pyranometer tersebut juga kecil.

Selanjutnya, setelah pukul 09.30 WIB, pengamatan nilai irradiance difokuskan hanya pada satu pyranometer, yaitu METEON. Nilai irradiance juga semakin tinggi pada 20 menit berikutnya.

1.2  Pengaruh irradiance terhadap tegangan dan arus

Besarnya nilai irradiance akan mempengaruhi besarnya tegangan dan arus yang dihasilkan. Berikut grafik perubahan irradiance terhadap tegangan dan arus :

Grafik 5.2 Perubahan tegangan dan arus dipengaruhi irradiance

Grafik 5.2 menunjukkan kecenderungan tegangan stabil dari awal pengambilan pukul 08.50 WIB hingga 09.20 , yaitu berkisar antara 38-39 V_dc. Terjadi penurunan tegangan pada pukul 09.30, dimana pada saat pengambilan data matahari tertutup oleh awan, sehingga besarnya nilai irradiance juga rendah. Untuk lebih jelasnya lihat pada grafik 5.3 berikut :

Grafik 5.3 Perubahan tegangan terhadap irradiance

Grafik 5.4 Perubahan arus terhadap irradiance

Nilai arus juga ikut dipengaruhi oleh besarnya irradiance yang diterima panel photovoltaic. Saat kondisi matahari tertutup matahari, besarnya nilai irradiance turun menjadi 254 W/m³. Kondisi tersebut diikuti pula penurunan nilai arus yang dihasilkan.

1.3  Pengaruh material solid yang menutupi permukaan panel photovoltaic

Pada pukul 09.40, dilakukan pengujian dengan menutup permukaan photovoltaic sisi bawah (6 sel) dengan material solid. Dari grafik 5.4 diketahui nilai arus turun secara signifikan menjadi 0,36 A. Hal tersebut menunjukkan adanya rangkaian yang terputus dari modul tersebut, akibat adanya blocking sel pada sisi bawah. Akan tetapi hal ini tidak berpengaruh pada tegangan, dimana nilai tegangan tetap stabil pada 38 V_dc.

Berbeda pada saat 24 sel sisi vertikal yang ditutup pada pukul 09.45, nilai tegangan drop dan arus makin tinggi. 

Grafik 5.5 Tegangan dan arus dipengaruhi blocking dan shading

Shading yang dilakukan di lokasi yang berbeda pada modul panel sel surya, akan mengahasilkan karakteristik yang berbeda pula.

Pada saat irradiance 810 W/m³ dan 823 W/m³, shading berupa penutupan sel horizontal pada sisi atas modul dan sebagian sel posisi horizontal pada bagian tengah modul. Dimana nilai arus yang dihasilkan adalah mendekati 0 A, sedangkan tegangan masih stabil pada 38 V_dc. Shading ini mempunyai kesamaan karakteristik pada saat penutupan pada sisi bawah panel.

Berikutnya, pada saat irradiance 820 W/m³, shading yang diberikan hanya dengan batu kerikil dengan diameter ± 0,5 cm. Shading ini diibaratkan sebagai kotoran burung yang menutupi sel panel PV. Hal ini tidak mempengaruhi nilai tegangan maupun arus yang dihasilkan oleh panel, dimana arus dan tegangan masih normal seperti pada kondisi bersih dari shading.

Shading yang terakhir adalah pada irradiance 844 W/m³, terjadi sedikit perbedaan arus yang dihasilkan, yaitu 1,6 A. Dari data tersebut dapat kita ketahui bahwa shading bayangan manusia tidak sepenuhnya memutus rangkaian pada panel. Masih terdapat irradiance yang diterima sel untuk menghasilkan arus sebesar 1,6 A.

1.4  Pengaruh Reflektor

Reflektor mempunyai pengaruh yang cukup signifikan terhadap radiasi yang diterima oleh sel. Dapat kita lihat pengaruh dari reflektor pada grafik berikut :

Grafik 5.6 Pengaruh reflektor terhadap irradiance

Pada kondisi tanpa reflektor, irradiance yang ditangkap oleh sel adalah 825 W/m³. Sedangkan saat diberikan reflektor, terjadi kenaikan nilai irradiance yang cukup besar hingga mencapai 1086 W/m³. Hal ini juga mempengaruhi besarnya arus dan tegangan yang dihasilkan, dimana keduanya menaiki kenaikan akibat dari kenaikan irradiance.

2.        Kesimpulan

1.      Besarnya tegangan dan arus yang dihasilkan panel sel surya dipengaruhi oleh besarnya irradiance yang diterima oleh sel. Semakin tegak lurus sudut matahari terhadap permukaan sel surya, semakin besar nilai irradiance yang diterima sel surya tersebut.

2.      Temperatur pada panel mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan panel sel surya. Semakin tinggi temeperatur akaa menjadikan turun.

3.      Bayangan yang menutupi sebagian permukaan sel surya akan sangat mempengaruhi output tegangan maupun arus, walaupun nilai irradiance tinggi.

4.      Reflektor membantu meningkatkan nilai irradiance yang diterima panel, sehingga tegangan dan arus yang dihasilkan bisa lebih maksimal dibandingkan tanpa reflektor.