| P a g e i
LAPORAN TEKNIS
TAHUN 2011
TIM PENYUSUN:
Rr. WIDHYA YUSI SAMIRAHAYU, SE.,MT
DR. PURWOKO ADHI
YADI RADIANSAH, ST
PUSAT PENELITIAN ELEKTRONIKA DAN TELEKOMUNIKASI
LEMBAGA ILMU PENGETAHUAN INDONESIA
KATA PENGANTAR
Laporan Teknis Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi PPET‐LIPI Tahun 2011 memuat gambaran teknis 5 (lima) kegiatan tematik di PPET LIPI.
Kegiatan Tematik PPET LIPI diarahkan sesuai program dalam Renstra Implementatif PPET LIPI 2010‐2014 dan mengacu pada program utama LIPI, yaitu Program Peningkatan Penelitian, Pengembangan, dan Penerapan IPTEK (P3 IPTEK), pada bidang fokus teknologi informasi dan komunikasi dan material maju.
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Laporan Teknis 2011 ini.
Semoga Laporan Teknis 2011 ini bermanfaat.
Kepala Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI,
Dr. H i s k i a
| P a g e iii
DAFTAR ISI
TIM PENYUSUN
i
KATA PENGANTAR
ii
DAFTAR ISI
iii
1. Pemanfaatan dan Pemasangan Radar Pengawas Pantai (Surveillance Radar) – Peneliti Utama : Dr. Mashury
1
2. Perancangan Battery Control Unit (BCU) pada Modul Panel Surya 50 Watt Peak (WP) – Peneliti Utama : Iqbal Syamsu, MT
22
3. Pembuatan Dye‐Sensitized Nanocrystalline Tio2 Solar Cell dengan Teknologi Screen Printing – Peneliti Utama : Natalita Maulani Nursam, ST, M.Phil
48
4. Pembuatan Magnet Barium Ferit Nano Partikel Bonded Hybrid untuk Aplikasi Generator – Peneliti Utama : Nanang Sudrajat, ST
80
5. Pengembangan Through‐Wall Radar untuk Life Detector – Peneliti Utama : Dr. Purwoko Adhi
Pemanfaatan dan Pemasangan
RADAR Pengawas Pantai
Dr. Mashury
Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
2
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Kegiatan Penelitian : Pemanfaatan dan Pemasangan Radar Pengawas Pantai (Surveillance Radar) 2. Kegiatan Prioritas : Informatika dan Telekomunikasi
3. Peneliti Utama :
Nama : Dr. Mashury
Jenis Kelamin : Pria
4. Sifat Penelitian : Baru (Tahun ke 1) 5. Lama Penelitian : 4 (empat) Tahun 6. Biaya Total 2011 : Rp. 1.000.000.000,-
Bandung, 31 Desember 2011 Disetujui,
Ka. Pusat Peneltian Elektronika dan Telekomunikasi - LIPI
Dr. H i s k i a
NIP. 19650615 199103 1 006
Peneliti Utama
Dr. Mashury .
ABSTRAK
Dalam kegiatan ini dilakukan penelitian yang berupa rancang bangun Radar pengawas pantai (coastal surveillance Radar) yang akan dipasang pada truk sehingga bersifat mobile/transportable. Pemasangan diatas truk ini didasarkan adanya kebutuhan untuk demonstrasi dari Radar untuk keperluan pameran serta pengujian-pengujian Radar diberbagai tempat. Desain dari Radar ini didasarkan pada pengembangan sebelumnya dari prototip I dan II Radar ISRA (Indonesian Surveillance Radar) milik PPET-LIPI. Pendanaan kegiatan ini berupa satuan biaya khusus (SBK) yang harus ada capaian output penelitian yang jelas. Dikarenakan terbatasnya pendanaan SBK pada tahun 2011 ini, penyelesaian pekerjaan (sampai terpasang) juga di-kontribusikan dari sumber pendanaan lain (PNBP lisensi Radar). Pelaksanaan pekerjaan dimulai dari pembuatan desain untuk perangkat lunak, perangkat keras, sistem mekanik, sistem hidrolik dan konstruksi pada truk, selanjutnya dilaksanakan implementasi perangkat keras dan konstruksi mekanik, di-ikuti dengan pengujian, pengetesan dan evaluasi. Output penelitian berupa prototip Radar yang dipasang diatas truk serta beberapa publikasi ilmiah. Kata Kunci: Radar pengawas pantai, mobile, ISRA, pendanaan SBK, rancang bangun, output.
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
4
Pemasangan Radar Pengawas Pantai daya besar (high power) di kapal atau dipinggir daratan (sekitar pantai) dapat digunakan untuk mengawasi wilayah laut yang luas sampai beberapa puluh mil laut. Gambar 1 memperlihatkan contoh Radar Pengawas Pantai dan aplikasinya dalam pengawasan pelabuhan.
Berdasarkan uraian diatas maka penggunaan Radar sangat penting untuk pengawasan dan pengamanan wilayah perairan NKRI. Kemandirian bangsa dalam pembuatan Radar akan sangat membantu dalam penyediaan Radar didalam negeri. Hal ini didukung oleh kenyataan bahwa kondisi perekonomian bangsa yang sedang terpuruk ini tidak memungkinkan pemerintah untuk membeli peralatan Radar dari luar negeri yang umumnya bernilai sangat mahal (dari U$100.000 sampai dengan jutaan U$ dollar). Hal ini ditambah dengan sulitnya mekanisme pembelian Radar yang sifatnya strategis dibidang pertahanan dan keamanan.
Puslit Elektronika dan Telekomunikasi LIPI telah membuat satu prototip Radar Pengawas Pantai pada tahun 2009. Diharapkan pada tahun 2010, akan selesai prototip ke 2 yang merupakan prototip versi komersial/produksi. Gambar 2 memperlihatkan desain grafis dari bentuk system antena Radar (tampak depan dan belakang). Hasil perakitan perangkat keras dan enam belas (16) antena modul ditunjukkan pada Gambar 3. Radome atau bungkus luar dari system antena untuk melindungi terhadap cuaca dan pengaruh lingkungan diperlihatkan pada Gambar 4.
Ilustrasi pemakaian Radar pengawas pantai untuk pengawasan wilayah perairan sekitar Selat Sunda ditunjukkan pada Gambar 5. Diasumsikan ada tiga buah Radar yang terhubung melalui satu jaringan. Dalam gambar ini, daerah jangkauan Radar ditentukan oleh kemampuan daya pancar, ketinggian menara dan polarisasi dari antena [1, 2, 3, 4]. Penggunaan jaringan Radar Pengawas Pantai memungkinkan lalu lintas kapal disekitar Selat Sunda dan yang menuju atau dari Pelabuhan Tanjung Priok dapat diamati.
Blok diagram Radar frequency modulated-continuous wave (FM-CW) yang digunakan pada prototip Radar PPET-LIPI diperlihatkan pada Gambar 6 [1, 4]. Sistem Radar FM-CW ini terbagi atas dua bagian utama yaitu transmitter
(pemancar) dan receiver (penerima). Hasil deteksi Radar akan ditampilkan oleh
menjadi suatu gambar yang dapat diinterpretasikan dengan mudah oleh pengguna [5, 6, 7-18]. Pengolahan sinyal Radar ini dilakukan oleh sebuah komputer yang berkemampuan tinggi sehingga semua proses dilakukan secara real time untuk menghindari adanya penundaan (delay). Seiring dengan kemajuan teknologi Radar, peranan perangkat lunak untuk pengolahan sinyal menjadi semakin penting (vital) [5, 6, 7-18]. Tampilan dari Radar akan disesuaikan dengan kelaziman yang berlaku pada Radar Pengawas Pantai yang telah dijual dipasaran, yaitu antara lain mengikuti regulasi International Maritime Organization (IMO) dan menampilkan parameter-parameter penting dari Radar sebagai informasi untuk pengguna. Terdapat dua antena yang masing-masing digunakan untuk memancarkan sinyal Radar ke obyek yang ingin diamati dan untuk menerima sinyal Radar yang dipantulkan oleh obyek. Antenna control yang berfungsi untuk mengatur agar gerakan antenna sesuai dengan tampilan dilayar dari Display unit. Pembangkit frekuensi (frequency generator) berfungsi untuk membangkitkan sinyal sweep, memberikan input sinyal osilator (local oscillator) frekuensi rendah dan tinggi ke bagian pemancar dan penerima, serta menghasilkan sinyal dengan frekuensi referensi.
6
Gambar 2. Desain system antena Radar Pengawas Pantai.
Gambar 3. Bagian depan (kiri) dan belakang (kanan) system antena yang telah dirakit.
Gambar 4. Bentuk Radome depan dari system antena.
Gambar 5. Illustrasi jangkauan Radar untuk Selat Sunda.
Gambar 6. Blok Diagram Sistem Radar FM-CW.
Standar-standar yang ada saat ini untuk Radar Maritim (termasuk Radar Pengawas Pantai) adalah:
•
Standard Performance Radar Kapal: sesuai Resolution IMO A.477(XII).•
Standards Performance for Automatic Radar Plotting AIDs (ARPAs): sesuai Resolution IMO A.823 (19).Selat Sunda
Pembangkit Frekuensi (Frequency Generator)
Pemancar (TX)
Penerima (RX)
Antena TX
Antena RX Personal
Computer +
8
•
Standard Performance untuk VTS: Recommendations IALA V-128 on Operational and Technical Performance Requirements for VTS Requirements. Berdasarkan standar diatas, maka prototip Radar ISRA terutama prototip II dan III yang merupakan versi komersial harus dapat memenuhi semua standar-standar yang ada. Maka pengetesan Radar ISRA dilakukan mengikuti ketentuan didalam standar tersebut dan ketentuan yang di-inginkan oleh user. Apabila semua standar sudah dipenuhi, maka Radar ISRA layak mendapatkan sertifikasi. Akan ada serangkaian pengetesan yang dilakukan secara intensif dengan Dislitbang TNI-AL atau dengan Direktorat Kenavigasian Ditjen Hubla, Kemenhub.Dikarenakan Radar ISRA menggunakan frekuensi Radio, maka dalam aplikasinya (apabila telah dipasang pada tempat tertentu) harus mendapatkan sertifikasi Ditjen POSTEL yang menyatakan bahwa Radar ISRA layak digunakan dan tidak mengganggu peralatan Radio lainnya atau bisa juga berupa ijin penggunaan frekuensi Radar pada pita X (x-band). Selain itu, karena Radar ISRA merupakan produk Nasional maka perlu mendapatkan persetujuan dari Badan Standarisasi Nasional dalam bentuk SNI (standar nasional Indonesia) apabila Radar ISRA ini akan diproduksi massal. Selain itu, diperlukan kajian kandungan lokal (local content) oleh pihak Surveyor Indonesia/Sucofindo dimana akan dikeluarkan semacam sertifikasi untuk kandungan lokal dari produk yang dibuat dalam negeri. Sertifikasi semacam ini sangat penting bagi Radar ISRA untuk berkompetisi dengan produk Radar dari luar negeri. Untuk mencapai sertifikasi dan perijinan diatas, PPET-LIPI akan bekerjasama dengan PT. INTI.
Pada penelitian Radar tahun 2011 ini dan pada tahun-tahun selanjutnya, akan dilakukan rancang bangun Radar sesuai dengan prototip II Radar ISRA. Setelah itu dilakukan pengetesan, uji kelayakan, pemanfaatan dan pemasangan pada tempat-tempat tertentu digaris pantai yang berdekatan dengan wilayah perairan strategis. Kemudian, Radar-Radar yang sudah terpasang ini akan dihubungkan melalui suatu jaringan sehingga dapat dimonitor dan dikendalikan dari jarak jauh.
1.2. Perumusan Masalah
• Pemanfaatan dan pemasangan Radar Pengawas Pantai.
1.3. Tujuan dan Sasaran
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan perancangan dan implementasi dari Radar Pengawas pantai ISRA yang akan dipasang dan dimanfaatkan untuk memonitor wilayah perairan strategis di wilayah NKRI. Prototip Radar Pengawas Pantai ini juga akan dites secara keseluruhan dalam mengetahui kinerja Radar. Serangkaian tes akan dilakukan yang melibatkan pihak pengguna seperti TNI-AL atau Direktorat Kenavigasian Ditjen Hubla Kemenhub.
Sasaran kegiatan penelitian ini pada tahun 2011 adalah perangkat lunak (software) untuk pengolahan sinyal dan jaringan Radar, modul-modul perangkat keras, sistem antena Radar, sistem mekanik Radar, pengetesan modul-modul yang sudah dibuat dan melakukan uji kinerja Radar melalui pengujian bersama dengan calon user (TNI-AL dan Ditjen Hubla, Kemenhub) untuk feedback untuk penyempurnaan Radar supaya sesuai dengan standar-standar yang ada. Satu standar operational procedure (SOP) dari pengetesan dan pengujian Radar dapat dihasilkan melalui kegiatan ini.
1.4. Kerangka Analitik
Kerangka analitik yang digunakan adalah Radar Pengawas Pantai memiliki penggunaan yang strategis terutama untuk Negara Kepulauan seperti Indonesia. Rancang bangun Radar Pengawas Pantai dengan harga terjangkau, kandungan lokal tinggi, memiliki kerahasiaan dan keamanan data yang tinggi, memenuhi standarisasi yang ditentukan oleh IMO dan disertifikasi oleh lembaga berwenang merupakan satu tantangan untuk para peneliti Tim Radar ISRA di PPET-LIPI. Tim Radar di PPET-LIPI telah memiliki pengalaman sebelumnya melalui pembuatan prototip I dan II Radar ISRA. Selanjutnya Radar Pengawas Pantai ini akan dipasang dan dimanfaatkan untuk memantau wilayah perairan strategis di Indonesia. Satu standar operational procedure (SOP) yang baku dari pengetesan danpengujian Radar harus dibuat.
10
Penelitian ini bersifat terapan sehingga hipotesa yang bisa dibangun adalah apakah hasil desain Radar pantai dapat direalisasikan dan menunjukkan kinerja sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Serta dapat memenuhi semua persyaratan yang tercantum dalam standar-standar didunia maritim.
II. PROSEDUR DAN METODOLOGI
Dalam kegiatan penelitian ini, metodologi yang digunakan adalah:
• Rancang bangun perangkat lunak pengolah sinyal Radar dan jaringan Radar
• Pembuatan perangkat keras Radar pantai
• Pengujian dan pengetesan Radar pantai
• Evaluasi dan Perbaikan
• Seminar dan Publikasi
Jadwal Kegiatan 2011
Bulan
No. Tahapan Kegiatan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1
12
1. Rancang Bangun Perangkat Lunak Radar 2. Pembuatan Perangkat
Keras Radar
3. Pengujian Perangkat Keras dan Lunak Radar
4. Sertifikasi Radar ISRA
5. Evaluasi dan Perbaikan
III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
• Semua komponen yang dipesan sudah datang.
• Dudukan motor radar dan sistem mekanik antena sudah selesai dibuat.
• Radome Radar versi baru telah selesai dibuat.
• Dua buah publikasi ilmiah pada Semnas Radar 2011.
• Rancang bangun perangkat lunak radar telah dilaksanakan berdasarkan versi yang sudah ada sebelumnya di prototip II dan disempurnakan sesuai dengan requirement IMO.
• Pendanaan kegiatan DIPA Tematik ini di-sinergikan dengan pendanaan dari kegiatan Kompetitif Radar 2011 dan PNBP Radar.
• Perakitan perangkat keras pada sistem antena Radar.
• Pemasangan modul-modul antena.
• Pemasangan motor penggerak Radar.
• Integrasi perangkat lunak dengan perangkat keras Radar.
• Perbaikan/renovasi Truk untuk mobile Radar.
• Pemasangan aksesoris termasuk power supply.
• Pengetesan Radar (perangkat lunak, perangkat keras dan antena)
• Pemasangan (instalasi) Radar pada truk yang telah dimodifikasi.
12
Gambar 8. Sistem mekanik antena Radar.
14
Gambar 11. Sistem Radar yang sedang di tes (tampak belakang).
Gambar 13. Contoh hasil pengukuran frekuensi IF 456 MHz.
16
Gambar 15. Radar sudah di-instalasi di truk.
Gambar 17. Kunjungan pakar Radar Prof. Ligthart di truk Radar.
18
Gambar 19. Lokasi tes Radar dekat Danau Cirata.
IV. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan
4.2.Saran
• Pemesanan komponen memakan waktu lama terutama yang dari USA (hampir 4 bulan).
• Keterbatasan pendanaan DIPA Radar 2011 sehingga masih di sinergikan dengan pendanaan dari kegiatan litbang lain.
• SDM terutama di bidang perangkat lunak (software) masih perlu dibina dan ditingkatkan kemampuannya.
• Peralatan ukur untuk tes dilapangan masih terbatas (handheld spectrum analyser dan signal generator).
• Perlu kerjasama kemitraan dengan Pemda dan Kementrian dimasa depan utk pemasangan Radar di daerah-daerah.
• Instalasi dan pemasangan Radar di lapangan memerlukan dana tambahan untuk pembuatan menara Radar, penyewaaan/pembelian lahan, penyediaan sarana listrik dan telepon/internet, pembuatan
shelter untuk penyimpanan peralatan, pemasangan pagar, dan penjagaan instalasi Radar. Mengingat hal ini, maka pemasangan Radar pada truk (transportable) merupakan salah satu solusi untuk mengatasi kendala pemasangan dilapangan.
V. REFERENSI
1. M.I. Skolnik, ’Radar Handbook’, McGraw-Hill, 1990.
2. M.I. Skolnik, ’Introduction to Radar Systems’, McGraw-Hill, 2002. 3. S. Kingsley and S. Quegan, ’Understanding Radar Systems’, CHIPS. 4. Leo P. Ligthart, ’Short Course on Radar Technologies’, International
Research Centre for Telecommunications-transmission and Radar, TU Delft, September 2005.
5. Mark Richards, ’Radar Signal Processing’, McGraw-Hill, 2005.
6. Bassem R. Mahafza, ‘Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB’, Chapman & Hall, 2005.
20
8. Mashury, ‘Development of Radar Image Processing Algorithm’, Information and Communication Technology Seminar 2006, ITS Surabaya, 2006.
9. Mashury Wahab, Pamungkas Daud, Yuyu Wahyu, Yusuf Nur Wijayanto. “Radar Trainer System for LIPI FM-CW Radar Network”, ICICI 2007, Bandung.
10. Mashury Wahab, ‘Penggunaan UAIS dan Radar pengawasan pantai untuk monitoring wilayah perairan indonesia’, Seminar Radar nasional 2007, Jakarta.
11. Yusuf Nur Wijayanto, Dadin Mahmuddin, and Mashury Wahab “Perancangan Sistem LFM-Chirp Radar menggunakan Matlab untuk Menentukan Posisi Target”, IES-EEPIS-ITS 2007, Surabaya.
12. Mashury, Yuyu Wahyu, A. Adya Pramudita, and Pamungkas Daud, “Coupled Patch Array Antenna For Surveillance Radar”, International Conference TSSA 2007, Bandung, 2007.
13. Mashury Wahab and Yuyu Wahyu, “Patch Array Antenna For FM-CW Radar”, International Conference r-ICT 2007, Bandung, 2007. 14. Mashury Wahab, Pamungkas Daud, Yuyu Wahyu, Yusuf Nur
Wijayanto, “Radar Trainer System for LIPI FM-CW Radar Network”, International Conference ICICI 2007, Bandung, 2007.
15. Mashury, Yusuf N. W., Pamungkas D., Dadin M., Djohar S., “ A Data Processing Scheme For LIPI Coastal Surveillance Radar”, International Conference on Telecommunications (ICTEL) 2008, Bandung.
16. Mashury Wahab, Sulistyaningsih and Yusuf Nur Wijayanto, “Radar Cross Section For Object Detection Of FM-CW Coastal Surveillance Radar”, Electrical Power, Electronics, Communications, Control and Information Seminar (EECCIS) 2008, Malang.
17. Mashury, Dadin Mahmudin dan Yusuf Nur Wijayanto, “ Rancang Bangun Perangkat Lunak Citra Radar”, Seminar Radar Nasional 2008, Jakarta.
22
Perancangan Battery Control Unit (BCU)
pada Modul Panel Surya 50 Watt Peak (WP)
Iqbal Syamsu, MT
Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Kegiatan Penelitian : Perancangan Battery Control Unit (BCU) pada Modul Panel Surya 50 Watt Peak (WP)
2. Kegiatan Prioritas : Informatika dan Telekomunikasi 3. Peneliti Utama :
Nama : Iqbal Syamsu, MT
Jenis Kelamin : Pria
4. Sifat Penelitian : Baru (Tahun ke 1) 5. Lama Penelitian : 2 (dua) Tahun 6. Biaya Total 2011 : Rp. 250.000.000,-
Bandung, 31 Desember 2011 Disetujui,
Ka. Pusat Peneltian Elektronika dan Telekomunikasi - LIPI
Dr. H i s k i a
NIP. 19650615 199103 1 006
Peneliti Utama
24
ABSTRAK
Pemanfaatan energi surya sebagai energi alternatif kurang optimal padahal potensi pemanfaatannya cukup besar yaitu 9,1489 TWh/hari. Dalam aplikasinya terbentur pada masalah klasik yaitu besarnya biaya yang diperlukan. Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah mahalnya Battery Control Unit (BCU) yang terdapat di modul energi surya. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka akan dibuat BCU yang mempunyai nilai ekonomis yang rendah, memiliki fitur monitoring kondisi battery, inverter DC to AC dan modul daya optimal. BCU yang dibuat ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan BCU yang sudah ada yaitu terintegrasinya modul inverter DC to AC dan adanya modul sun tracker dan MPPT (maximum power point tracking). Modul sun tracker digunakan supaya panel surya bisa mengikuti pergerakan cahaya matahari secara one-axis tracker dan MPPT sehingga output energi surya bisa optimal.
Kata kunci : Battery Storage and Control, Inverter, monitoring battery, sun tracer, daya optimal
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Di dalam Kongres Ilmu Pengetahuan Nasional (Kipnas) IX tahun 2007 masalah Energi, air bersih dan pangan merupakan hal yang sangat mendesak untuk dijaga kesinambungannya terkait dengan masalah kemakmuran suatu bangsa. Pada kenyataannya kebutuhan energi Indonesia masih sangat tergantung pada energi fosil sehingga pada akhir-akhir ini di Indonesia terjadi krisis energi ditandai dengan adanya pemadaman listrik secara bergilir oleh PLN. Dewasa ini telah dikembangkan beberapa energi alternatif diantaranya energi surya, tenaga hidro, biomassa, energi angina dan geothermal. Dari beberapa energi alternatif di atas energi surya memiliki potensi yang signifikan yaitu sebesar 9,1489 TWh/hari. Namun sangat disayangkan pemanfaatan energi surya belum dimanfaatkan secara optimal.
digunakan untuk memenuhi kebutuahan listrik rumah tanggan yang berkisar 200 Watt Jam/hari. Namun salah satu faktor yang mempengaruhi pembangunan energi surya 50 Wp adalah mahalnya Battery Control Unit (BCU). Untuk menghemat biaya pemasangan energi surya biasanya BCU tidak dipasang padahal BCU digunakan sebagai alat untuk mengatur penyimpanan energi listrik keluaran dari energi surya ke baterai dan interface ke beban. Agar penerapan energi surya bisa menekan besarnya anggaran biaya dan dapat dioptimalkan khususnya di daerah-daerah terpencil yang belum mendapatkan pasokan listrik, maka dalam kegiatan ini akan diusulkan untuk membuat sistem Battery Control Unit (BCU) memiliki fitur monitoring keadaan baterai, inverter DC to AC dan modul sun tracer dan MPPT. Modul sun tracer digunakan untuk mendapatkan hasil keluaran energi surya yang optimal. BCU yang akan dihasilkan diharapkan memiliki nilai ekonomis yang lebih rendah sehingga pemanfaatan energi surya dapat secara optimal.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan dalam kegiatan ini dapat dirumuskan dalam dua bagian, yaitu kegiatan perencanaan,pembuatan dan pengujian alat; yaitu sebagai berikut:
a) Perencanaan dan Perancangan
Dalam perencanaan dan perancangan dilakukan studi untuk membuat BCU yang terdiri dari modul monitoring baterai menggunakan sensor arus, tegangan dan temperatur pada saat proses charge dan discharge baterai. Langkah berikutnya membuat inverter DC to AC dengan input 12-24 Vdc dan ouput 220 Vac (setara tegangan jala-jala PLN). Tahap berikutnya yaitu membuat modul sun tracker dan MPPT sehingga output yang dihasilkan lebih optimal.
b) Pembuatan dan Pengujian Alat
26
dan MPPT, rangkaian interface ke mikrokontroler, dan segala kelengkapannya.
Supaya sistem dapat berfungsi secara optimal perlu pengukuran secara teliti dengan alat-alat yang memadai.
1.3 Tujuan dan Sasaran Tujuan
Umum : Membuat Battery Control Unit (BCU) yang mempunyai nilai ekonomis yang lebih rendah dengan fungsi yang optimal dalam menunjang modul energi surya.
Khusus: Membuat Battery Control Unit (BCU) yang memiliki fitur monitoring battery secara real time, inverter DC to AC dan modul sun tracker dan MPPT.
Sasaran
1. Tersedianya BCU yang relatif murah.
2. Output listrik yang dihasilkan dapat dioptimlakan dengan adanya teknik sun tracer.
1.4 Kerangka Analitik
Pemanfaatan energi panel surya yang umum digunakan adalah menggunakan rangkaian pengatur yang statis. Tegangan panel surya diturunkan sedemikian rupa untuk menyesuaikan dengan tegangan baterai. Hal ini akan berakibat adanya rugi-rugi daya dari panel surya menuju baterai atau beban. Bila tegangan panel surya turun kurang dari tegangan kerja baterai, maka praktis tidak terjadi proses pengisian. Tentunya hal ini merugikan karena sebetulnya masih terdapat energi yang dapat dimanfaatkan walaupun jumlahnya kecil.
menghasilkan energi yang minim maka battery control unit tetap akan memanfaatkan sebaik mungkin.
1.5 Hipotesis
Energi surya dapat dimanfaatkan secara maksimal apabila ada sistem yang mampu mengatur penggunaan energi yang dihasilkan. Saat panel surya mendapatkan energi matahari, daya yang dihasilkan dapat langsung digunakan untuk pemakaian sekaligus disimpan ke baterai. Pada saat panel surya tidak mendapatkan energi matahari, baterai akan mengambil alih peran dalam memasok energi. Energi yang berasal langsung dari panel surya maupun energi yang berasal dari baterai inilah yang kemudian diatur oleh sistem baterry control unit. Semakin tinggi efisiensi battery control unit akan semakin efisien transfer energi ke beban, dimana nantinya berpengaruh kepada pemakaian energi listrik secara keseluruhan.
II. PROSEDUR DAN METODOLOGI
Untuk merealisasikan sebuah battery control unit pada penelitian ini dilakukan tahapan-tahapan yang meliputi kajian teoritis, literatur / pustaka, perancangan, pengujian dan perbaikan serta pengukuran.
Adapun konsep dari aplikasi pemanfaatan energi surya dapat dilihat dalam Gambar 1 berikut.
28
Keterangan :
1. Panel surya
2. Battery Control Unit (BCU) 3. Battery
4. Jaringan setara PLN 5. Beban
Dari gambar di atas peran BCU sangat penting dalam modul energi surya. Tanpa adanya BCU energi yang dihasilkan tidak bisa disimpan dalam baterai. Jika BCU tidak digunakan, maka langsung dipasang inverter DC to AC. Adapun sistem BCU yang akan dibuat dapat dilihat dalam Gambar 2.
Panel Surya
Gambar 2. Blok Diagram Battery Control Unit (BCU)
Pada Gambar 2 dapat dijelaskan bagian tiap blok sebagai berikut :
1. Mikrokontroller : sebagai kendali utama pada sistem BCU yang mengolah data dan mengirimkan data dari ke modul sun tracer, menampilkan data baterai ke LCD, membaca data baterai (arus, tegangan, temperatur)
2. Interface : mengolah sinyal output sensor supaya bisa dibaca oleh mikrokontroler.
4. Modul sun tracer dan MPPT : menentukan lokasi dari panel surya agar menangkap sinar matahari yang optimal dan memaksimalkan daya output.
5. Inverter DC to AC : mengubah tegangan dc 12 V ke tegangan AC 220 V
6. Switch 1 : mengatur input dari inverter DC to AC. Jika siang hari sumber dari panel surya dan jika malam hari sumber dari baterai.
7. Switch 2 : pada saat charge proses maka switch 1 akan on.
30
Tabel 1. Tahapan, Sasaran, Luaran, dan Metodologi
NO .
TAHAPAN SASARAN LUARAN METODOLOGI
1 Perencanaa n dan perancanga n alat
Diperoleh literatur tentang
karakteristik dari komponen yang diinginkan dan rangkaian yang akan digunakan
Prototype BCU 50 Watt
Publikasi Ilmiah 1 paper
Browsing internet
2 Pembuatan dan
pengujian alat
Mendapatkan
komponen-komponen yang diperlukan dalam pembuatan sistem
Prototype BCU 50-500 W
Prototype Sun tracking Publikasi ilmiah 1 paper
Melakukan simulasi rangkaian, Pemasangan komponen sesuai dengan rangkaian,
III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN III.1 Uraian Teknis Kegiatan
Laporan ini memuat kegiatan penelitian tentang pemanfaatan energi surya sebagai energi alternatif yang hingga saat ini masih dirasa kurang optimal, padahal potensi pemanfaatannya cukup besar. Hal ini dikarenakan untuk membangun sistem pembangkit listrik bersumber matahari masih menemui kendala pada besarnya biaya yang diperlukan. Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah masih cukup mahalnya Battery Control Unit (BCU) yang merupakan bagian penting dari sistem pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Meskipun dipasaran banyak dijumpai sistem BCU, namun kulitasnya masih kurang baik atau untuk keperluan daya rendah. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka pada penelitian ini akan dikembangkan sistem BCU yang mempunyai nilai ekonomis yang tinggi, memiliki fitur monitoring kondisi battery, inverter DC to AC dan modul daya optimal. BCU yang dibuat ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan BCU yang sudah ada yaitu terintegrasinya modul inverter DC to AC, Battery Storage and Control, dan Maximum Power Point Tracking (MPPT).
32
III.2 Perancangan Sistem
Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dan merupakan salah satu komponen penting pada PLTS. Perangkat ini berfungsi agar PLTS dapat bekerja dengan stabil pada berbagai kondisi cuaca dan saat malam hari.
Pada pemakaian normal, baterai digunakan pada saat malam hari atau saat cuaca dimana sinar matahari kurang. Bila terjadi kondisi beban yang berlebih pada siang hari, baterai dapat digunakan untuk menambah daya yang dihasilkan panel surya agar memenuhi permintaan beban.
Perancangan sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 2. Mikrokontroler berfungsi sebagai kendali utama pada sistem BCU yang mengolah data dan mengirimkan data dari ke modul sun tracer, menampilkan data baterai ke LCD, dan membaca data baterai (arus, tegangan, temperatur). Kemudian interface akan mengolah sinyal output sensor supaya bisa dibaca oleh mikrokontroler. Perangkat sensor membaca data baterai selama proses charge dan discharge. Modul MPPT dan sun tracer kemudian menentukan lokasi dari panel surya agar menangkap sinar matahari yang optimal dan memaksimalkan daya output. Selanjutnya DC to AC converter (inverter) akan mengubah tegangan dc dari baterai ke tegangan jala-jala.
Secara garis besar, pelaksanaan perancangan sistem BCU diprioritaskan mulai dari perangkat bagian charger atau pengisi, perancangan sun tracer, perancangan inverter dan monitoring sistem. Pada awal tahun penelitian ini difokuskan pada bagian charger dengan menggunakan MPPT.
Apabila panel surya beroperasi pada titik Maximum Power Point (MPP), makan daya maksimal dapat dihasilkan dari panel. Pengoperasian panel surya di luar titik tersebut akan mengurangi pemanfaatan daya yang tersedia sekaligus akan mengurangi efisiensi. Pelacakan titik MPP pada tegangan/arus panel surya disebut dengan Maximum Power Point Tracking.
III.3 Maximum Power Point Tracking
MPPT merupakan sistem elektronik yang mengatur dan mengkondisikan panel surya sedemikian rupa sehingga panel surya tersebut menghasilkan daya maksimal. MPPT bukan merupakan sistem mekanik yang memposisikan panel terhadap matahari, namun merupakan murni rangkaian elektronik yang mengatur titik kerja panel agar diperoleh transfer daya terbaik yang dimiliki panel surya.
Sifat panel surya diwakili oleh karakteristik arus dan tegangannnya yang disebut kurva I-V seperti terlihat pada Gambar 3. Kurva tersebut menunjukkan arus yang dihasilkan oleh panel surya -- dalam hal ini disebut modul fotovoltaik-- (Im), sebagai suatu fungsi dari tegangan modul fotovoltaik (Vm), pada suatu radiasi
spesifik dan temperatur sel spesifik. Jika sebuah modul fotovoltaik dikenai hubung singkat (Vm = 0), maka arus hubung singkat (Isc) mengalir. Pada keadaan
rangkaian terbuka (Im = 0), maka tegangan modul disebut tegangan terbuka (Voc).
Daya yang dihasilkan modul fotovoltaik adalah sama dengan hasil kali arus dan tegangan yang dihasilkan oleh modul fotovoltaik.
Gambar 3. Karakteristik daya pada panel surya
34
akan diturunkan sampai diperoleh daya maksimum lagi. Jadi titik daya maksimum akan diperoleh pada kisaran nilai tersebut.
Gambar 4 menunjukkan algoritma pemrograman yang digunakan untuk membangun sistem MPPT. Dalam pelaksanaannya, perancangan dan pembuatan pemrograman dilakukan dengan menggunakan modul mikrokontroler AVR. Perangkat lunak yang digunakan adalah AVR Studio dari Atmel dengan menggunakan bahasa pemrograman C.
Beberapa pemrograman yang sudah dilakukan adalah pembuatan routine
untuk kontrol keypad, Analog to Digital Converter 10 bit, dan kontrol I/O. Sedangkan pembuatan algoritma P&O dikerjakan pada modul MP612.
Gambar 5. Perancangan program mikrokontroler dengan menggunakan AVR Studio
Skema blok pengontrol utama MPPT MP612 dapat dilihat pada Gambar 6 di bawah. Adapun fungsi yang penting dari skema tersebut antara lain adalah sebagai pengukur tegangan dan arus dari sumber (panel surya), implementasi algoritma MPPT termasuk di dalamnya adalah perhitungan daya dan penjejak daya maksimum, pengontrol sinyal PWM, pengukur arus luaran, proteksi dan komunikasi serial. sensor tegangan dan arus batere
36
Sistem MPPT lebih kompleks dibandingkan dengan sistem PWM biasa. Tegangan pada panel surya berubah-ubah dipengaruhi oleh suhu dan waktu. Tegangan optimal pengisian baterai berubah mengikuti kondisi dari baterai pada saat itu, seperti yang tercantum pada Gambar 7 di bawah ini.
Q1
Gambar 7. Rancangan DC-to-DC Converter
Blok DC to DC converter merupakan rangkaian step up/down yang berfungsi menyalurkan daya dari panel surya ke beban. Mengacu pada konfigurasi rangkaiannya, converter ini dapat dioperasikan sebagai buck-only
(tegangan panel surya harus lebih
BAT_12 V 12 A fuse holder
282856-8 12 A fuse holder
1
besar dari tegangan baterai), boost-only (tegangan panel surya harus lebih kecil dari tegangan baterai) atau buck-boost dimana tegangan panel surya boleh bervariasi (perpaduan operasi buck dan boost).
Sampai pada akhir kegiatan ini telah dirancang rangkaian DC-DC Buck-Boost Converter BCU dengan skema seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Masukan DC-DC Buck-Boost Converter didesain untuk dapat menangani variasi tegangan DC yang berkisar antara 10 – 27 V (tegangan nominal panel surya 12V), dengan arus pengisian maksimum 6 A.
Voltage/Current Sense
Bagian ini berfungsi mendeteksi besar arus dan tegangan yang diberikan pada masukan DC-DC Buck-Boost Converter, atau arus dan tegangan yang dihasilkan sumber listrik dalam hal ini adalah modul surya. Parameter nilai yang dideteksi memungkinkan untuk digunakannya sebagai pengatur konfigurasi DC-DC converter. Pada gambar berikut diperlihatkan model rangkaian elektronika Voltage/Current Sense.
PV voltage sense circuit
PV current sense circuit
PV_voltage_ref
2nd order low-pass filter
PV volt sense_boost
PV volt sense_buck VDD(3V3)_A
VDD(3V3)_A VDD(3V3)
1 2
2nd order low-pass filter
PV current sense
38
MPT612 Digital Circuit
Bagian ini merupakan divais utama untuk implementasi algoritma MPPT dimana proses identifikasi atau tracking daya maksimum masukan (dari modul surya) dilakukan. Bagian ini juga merespon parameter pembacaan besar arus dan tegangan solar panel dalam bentuk pengisian daya pada baterei atau distribusi arus pada beban. MPT612 merupakan mikrokontroler yang mengendalikan proses tracking, sensing arus dan tegangan serta kontrol lain termasuk port untuk komunikasi. Bentuk rangkaian elektronika dari MPT612 digital circuit dapat dilihat seperti pada gambar berikut.
VDD(3V3)
Power Supply
Rangkaian power supply didesain untuk memberikan supply daya pada divais elektronika BCU. Rangkaian power supply dapat bekerja dengan mengambil energi listrik dari baterai 12 VDC dan menghasilkan luaran 3,3 VDC. Skema
rangkaian elektronika power supply dapat dilihat seperti pada gambar di bawah.
U12
(1)BAT voltage comparator
Switching regulator circuit for VDD(3V3)
(1)PV voltage comparator 3
BAT_12 V VDD(1V8) MT1
MOUNTING
Realisasi Rangkaian PCB
40
Gambar 12. Printed Circuit Board prototype BCU
III.4 Prototip, Pengujian dan Pengukuran
Pada tahun pertama kegiatan ini pekerjaan yang dilakukan lebih banyak dititikberatkan pada pekerjaan perancangan. Tiap blok atau bagian-bagian rangkaian sudah dalam tahap penyelesaian desain dan dilakukan oleh peneliti yang berbeda. Untuk itu pengukuran parameter dengan menggunakan alat ukur masih sedikit dilakukan.
Sampai dengan tahap ini, perancangan BCU dilakukan pada modul-modul terpisah, seperti modul charger, modul mikrokontroler dan modul komunikasi/interface. Pembuatan protitip mulai dilakukan dengan perancangan pada PCB.
Bagian sun tracker secara fisik mulai dikerjakan pada tahap ini. Sun tracker memerlukan desain mekanik dan kontrol yang baru akan dilakukan di tahun selanjutnya. Namun sebagai persiapan, telah dilakukan studi tentang pola dan radiasi matahari dalam rentang waktu satu tahun. Hal ini penting dilakukan sebagai acuan kerja mikrokontroler nantinya.
Gambar 13. Pengukuran karakterisasi panel surya
Gambar 14. Pengukuran menggunakan beban untuk menentukan kurva I-V
42
0 5 10 15 20 25 30 35 40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Gambar 15. Grafik rata-rata daya output panel surya 50Wp di lokasi 6°52'52.60" S 107°36'40.05" E (Komplek LIPI Bandung)
Dari grafik pengukuran menunjukkan bahwa pada siang hari energi yang mampu diserap oleh panel surya tidak sepenuhnya berada pada titik maksimal.
Pengukuran prototipe battery control unit dapat dilihat pada tabel di bawah. Nilai parameter disesuaikan dengan spesifikasi komponen yang digunakan pada modul MP612.
Parameter Nilai
Tegangan PV (nom) 12 V
Tegangan PV (max) 27 V
Arus PV (max) 6 A
Tegangan Minimum untuk operasi MPP
10 V
Daya PV (max) 100Watt
Baterai
Jenis Baterai Lead-acid, gel
Tegangan Baterai (nom) 12V
Po (W)
day n
Sampel: Mei 2011
Arus Pengisian (max) 6A
Beban
Load DC voltage sama dengan tegangan baterai
Maximum load current 8A
PV reverse polarity protection Ya PV reverse current flow protection Ya Surge/transient protection 1.5 kVA Maximum controller standby current 10mA
Tabel 2. Pengukuran parameter battery control unit
Gambar 16. Pemrograman kontrol motor menggunakan modul mikrokontroler
44
Gambar 17. Diagram rangkaian penggerak motor untuk mekanik panel sampai dengan 2 A
IV. KESIMPULAN DAN SARAN IV.1 Kesimpulan
Sampai dengan akhir kegiatan tahun pertama, telah dilakukan studi literatur yang bersumber dari tulisan/jurnal nasional, tulisan/jurnal internasional, panduan/manual produk panel surya dan browsing internet. Telah dilakukan juga studi yang lebih intensif mengenai algoritma MPPT dengan algoritma P&O. Walaupun lebih rumit namun menggunakan MPPT ini lebih efisien dibandingkan metoda lain.
Komponen dan bahan dapat dipenuhi dari pasar lokal, sedangkan sebagian komponen dari luar negeri sedang dalam tahap proses pengadaan. Walaupun fokus penelitian ini adalah merancang pengontrol baterai yang didalamnya merupakan rangkaian elektronik, namun pada kenyataanya tidak lepas dari komponen dan bahan yang lain seperti panel surya, baterai dan bahan mekanik. Bahan-bahan tersebut dibeli dari pasar lokal. Kendala yang dihadapi masih sedikit dan sifatnya masih bisa diatasi. Diantaranya adalah keterbatasan referensi tulisan atau jurnal ilmiah internasional yang berhubungan dengan teknologi MPPT dan ketersediaan alat ukur di laboratorium. Selain dari itu tidak ada lagi kendala yang berarti.
Pengujian baterai control unit masih dilakukan dengan cara sederhana menggunakan beban resistif. Dari pengujian tersebut arus pengisian baterai maksimal adalah 8 Ampere dengan beban maksimal 6 Ampere.
IV.2 Saran
Sampai dengan kegiatan penelitian pada akhir tahun pertama ini, maka ada beberapa hal yang masih perlu ditingkatkan dan diharapkan bisa dilakukan pada tahap selanjutnya adalah:
1. Perbaikan metoda perancangan dalam skala simulasi, karena hal ini penting untuk meningkatkan kinerja rangkaian elektronik dan memprediksi masalah lebih awal. Teknik yang dapat diterapkan adalah menggunakan perangkat lunak simulasi matematis.
46
pengisian baterai semestinya disesuaikan dengan temperatur baterai atau lingkungan sekitar.
V. REFERENSI
1. Frederick M. Ishengoma and Lars E. Norum, “Design and implementatiion of a digitally controlled stand-alone photovoltaic power supply”, Dept. of Electrical Power Engineering , Norwegian University of Science and Technology, Norway.
2. Joe-Air Jiang, Tsong-Liang Huang, Ying-Tung Hsiao and Chia-Hong Chen, “Maximum power tracking for Photovoltaic power systems”, Tamkang Journal of Science and Engineering, Vol.8 No.2 pp.147-153, Tamsui, Taiwan.
3. Geoffrey R. Walker and Paul C. Sernia, “Cascaded DC-DC converter connection of photovoltaic modules”, IEEE Transactions on Power Electronics vol.19 no.4, July 2004.
4. Y. Ueda, K. Kurokawa, T. Tanabe, K. Kitamura, K.Akanuma, M. Yokota, H. Sugihara, “Study on the over voltage problem and battery operation for grid-connected residential PV systems”, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3-7 September 2007, Milan, Italy.
5. A. Adiyabat, K. Kurokawa, “An optimal design and use of solar home system in mongolia”, Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT)
6. Takae Shimada and K. Kurokawa, “Grid-connected photovoltaic systems with battery storages control based on insolation forecasting using weather forecast”, Renewable Energy 2006 Proceedings.
7. Takae Shimada and K. Kurokawa, “High precision simulation model of battery characteristics”, Renewable Energy 2006 Proceedings.
8. Mukund R. Patel, “Wind and solar power systems”, 1999, CRC Press LLC.
10. NXP Semiconductors, “Photovoltaic MPPT battery charge controller using the MPT612 IC reference board Application note Rev 2”, 2 February 2011.
48
Pembuatan Dye-Sensitized Nanocrystalline Tio2
Solar Cell dengan Teknologi Screen Printing
Natalita Maulani Nursam, ST, M.Phil
Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Kegiatan Penelitian : Pembuatan Dye-Sensitized Nanocrystalline Tio2 Solar Cell dengan Teknologi Screen Printing
2. Kegiatan Prioritas : Informatika dan Telekomunikasi 3. Peneliti Utama :
Nama : Natalita Maulani Nursam, ST, M.Phil Jenis Kelamin : Wanita
4. Sifat Penelitian : Lanjutan (Tahun ke 3) 5. Lama Penelitian : 3 (tiga) Tahun
6. Biaya Total 2011 : Rp. 450.000.000,-
Bandung, 31 Desember 2011 Disetujui,
Ka. Pusat Peneltian Elektronika dan Telekomunikasi - LIPI
Dr. H i s k i a
NIP. 19650615 199103 1 006
Peneliti Utama
50
Abstrak
Sel surya jenis dye-sensitized (dye sensitized solar cell – atau disingkat DSSC) merupakan jenis sel surya generasi ketiga yang memanfaatkan prinsip fotoelektrokimia. Struktur fisik DSSC terdiri atas lapisan TiO2 pada substrat TCO
glass (Transparant Conductive Oxide), dye sebagai sensitizer, larutan elektrolit dan elektroda katalis. Pasta nc-TiO2 dideposisikan pada substrat glass dengan metoda screen-printing. Molekul-molekul dye ditambahkan pada permukaan nc-TiO2 yang berfungsi untuk menyerap cahaya yang datang. Untuk membangkitkan
tegangan maka digunakan larutan elektrolit sebagai tempat berlangsungnya reaksi redoks yang melibatkan ion iodida (I-) dan triiodida (I3-), serta lapisan
konduktor pada elektroda pembanding (counter elektroda) sebagai elektroda katalis. Proses pembuatan DSSC ini akan dilakukan di PPET LIPI selama 3 tahun. Tahun 2009 telah dilakukan penelitian awal untuk memahami mekanisme DSSC berupa persiapan awal dan karakterisasi proses. Tahun 2010 merupakan tahun kedua penelitian merupakan optimasi proses dan penelitian penggunaan counter elektroda yang berbeda. Pada tahun 2011 akan dilakukan proses pembuatan dye-sensitized nanocrystalline TiO2 solar cell dengan fokus penelitian terhadap tiga
faktor, yaitu material elektrolit, sealing, dan analisa pengaruh dimensi. Karakteristik kurva I-V sel diukur dengan beberapa sumber cahaya, yaitu sun simulator Oriel 1.5AM dengan intensitas 40mW/cm2 dan di bawah sinar matahari langsung (>60 mW/cm2). Selain itu, pada tahun ke-3 ini kami telah berhasil memfabrikasi beberapa modul surya DSSC untuk panel demonstrasi dengan luas area aktif 6x1 cm2 per sel. Efisiensi terbaik dari sel surya DSSC yang kami peroleh adalah 4.41% untuk luas area aktif 2x1 cm2 serta 3.05% untuk luas area aktif 6x1 cm2. Untuk modul surya, efisiensi terbaik yang kami hasilkan adalah 4.02% (dibawah intensitas cahaya 6mW/cm2) dan 0.65% (dibawah matahari 80 mW/cm2) dengan total luas area aktif sebesar 144 cm2.
I. PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang
Kebutuhan energi di Indonesia terus meningkat sementara potensi dan kapasitas energi yang berasal dari fosil jumlahnya terbatas, sehingga diperlukan penelitian dan pengembangan pengadaan sumber energi baru dan terbarukan. Sumber energi alternatif yang memiliki potensi dan kapasitas yang cukup besar adalah energi cahaya matahari. Sel surya adalah suatu divais yang secara langsung mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Di dunia penggunaan sel surya sebagai pembangkit energi listrik tenaga surya sedang mengalami lonjakan kebutuhan yang sangat “booming” (tinggi). Sedangkan di Indonesia pemanfaatannya tenaga surya masih kecil, hal ini dikarenakan mahalnya harga pembangkit listrik jenis ini. Akan tetapi penyediaan sumber energi alternatif sangat diperlukan. Sehingga perlu melakukan riset di bidang tersebut untuk mendukung program pemerintah dalam penyediaan energi alternatif baru dan terbarukan.
Penelitian dan pengembangan proses sel surya di dunia didominasi dari bahan silikon single crystalline maupun polycrystalline. Namun sel surya silikon ini harganya masih relatif mahal, sehingga berbagai usaha untuk mencari teknologi alternatif untuk pengembangan yang memiliki potensi harga relatif murah. Saat ini kecenderungan pengembangan teknologi proses sel surya mengarah pada teknologi struktur nano, baik pengembangan rekayasa bahan ataupun material. Pengembangan rekayasa bahan atau material skala nanometer telah membangkitkan sebuah sel surya jenis baru yang dapat merealisasikan sel surya biaya rendah di masa yang akan datang, yaitu berupa dye-sensitized solar cell
(DSSC). Bahan-bahan yang digunakan meliputi sebagai bahan-bahan organik dan nano partikel inorganik. Perkembangan devais ini bermula dari hasil penelitian Michael Gratzel dan rekannya dari Laboratorium Photonic dan Interface EPFL Switzerland di awal tahun 1990-an. Konsep ini diperhatikan sebagai teknologi masa depan sebagai alternatif sel surya konvensional berbasis silikon.
52
Indonesia. Oleh karena itu teknologi fabrikasi DSSC dengan teknologi screen printing ini lambat laun akan mampu diterapkan untuk diproduksi pada tingkat industri menegah atau industri rumahan yang tentunya dengan diberi penyuluhan secara terus menerus.
Berdasarkan hal tersebut di atas serta didukung tersedianya sarana dan prasarana yang lengkap dan sumber daya manusia yang mempunyai kompetensi teknologi proses yang baik, PPET–LIPI mencoba turut mengatasi permasalahan untuk melakukan penelitian dan pengembangan energi alternatif baru dan terbarukan dengan pengembangan struktur nano, yaitu melakukan pembuatan
dye-Sensitized nanocrystalline TiO2 solar cell. Kegiatan ini sesuai dengan Renstra
PPET-LIPI yaitu program energi baru dan terbarukan.
Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan pengetahuan dan kemampuan tentang teknologi proses sel surya screen printing dengan membuat dye-sensitized Sensitized nanocrystalline TiO2 solar cell. Kegiatan ini akan dilakukan
selama 3 tahun, dimana tahun 2009 telah dilakukan penelitian awal untuk memahami mekanisme DSSC berupa persiapan awal dan karakterisasi proses screen printing. Tahun 2010 dilakukan optimasi proses dari hasil karakterisasi yang telah didapatkan tahun sebelumnya. Tahun 2011 akan dilakukan proses pembuatan dye-Sensitized nanocrystalline TiO2 solar cell untuk ukuran sel 1,5 x 8
cm dan panel demonstrasi DSSC.
Hasil kegiatan penelitian ini diharapkan mampu memberikan konstribusi ilmiah dalam menunjang perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya pengembangan material berstruktur nano serta menunjang program pemerintah dalam pembangunan nasional di bidang energi baru dan terbarukan.
1.2. Perumusan Masalah
memperpanjang lifetime dari sel surya DSSC. Penelitian ini dilakukan menggunakan rancangan single-cell dengan metodologi proses sesuai dengan
state of the art DSSC saat ini.
1.3. Tujuan dan Sasaran 1. Tujuan
Umum : Membuat Dye-Sensitized nanocrystalline TiO2 Solar Cell dengan
teknologi screen printing. Khusus :
- Membuat Dye-sensitized nanocrystalline TiO2 Solar Cell ukuran sel
1,5x8 cm1 menggunakan parameter proses berdasarkan hasil optimasi proses.
- Mempelajari pemahaman tentang proses pembuatan Dye-sensitized
nanocrystalline TiO2 Solar Cell
2. Sasaran
Sasaran dari penelitian tahun 2011 adalah :
Umum : Terwujudnya sebuah sel surya menggunakan kombinasi lapisan nanocystalline TiO2 (nc-TiO2) dengan dye-sensitizer
Khusus :
- Dihasilkannya Dye-Sensitized nanocrystalline TiO2 Solar Cell
menggunakan teknologi screen printing dengan ukuran sel 1,5 x 8 cm2. - Didapatkannya pemahaman tentang proses pembuatan
Dye-Sensitized nanocrystalline TiO2 Solar Cell
Keluaran / Output dari penelitian tahun 2011 : Publikasi : 1 buah
Sampel produk : 1 buah (sel surya dan panel demonstrasi sel surya DSSC).
1.4. Kerangka Analitik
1.4.1. Dye-sensitized Solar Cell
1
54
Dye-Sensitized nanocrystalline TiO2 Solar Cell (selanjutnya disingkat
dengan sebutan DSSC) adalah sel surya yang merupakan kombinasi elektroda berstruktur nano dengan injeksi muatan suatu dye. Sel ini dibentuk dari dua buah substrat berupa transparent-conducting-oxide (TCO-glass) yang disusun secara
sandwich. Bagian atas berupa molekul-molekul dye yang terikat dipermukaan lapisan semikonduktor mesoporous nc-TiO2 dan bagian alas terlapisi platinum
sebagai elektroda katalis dan larutan elektrolit sebagai penghantar muatan [1-3]. Struktur DSSC ditunjukkan pada gambar 1. Fotoelektroda adalah bagian yang berupa lapisan nc-TiO2 yang dideposisikan pada anoda transparan dari
bahan kaca TCO. Molekul-molekul dye ditambahkan pada permukaan nc-TiO2
yang berfungsi untuk menyerap cahaya yang datang (sensitizer). Untuk membangkitkan tegangan maka diberikan larutan elektrolit berupa pasangan redoks seperti I- /I3- dan lapisan konduktor sebagai counter-electroda.
Gambar.1 Ilustrasi struktur dasar DSSC.
Karakteristik sel surya dye-sensitized dipengaruhi material pembentuknya. Jenis dye terkait dengan efektifitasnya dalam penyerap cahaya. Semakin luas spektrum absorbsi dye semakin baik kemampuannya untuk mengek sitasi elektron ke pita konduksi elektroda. Jenis elektroda berkaitan dengan besarnya band gap yang dimilikinya. Titanium dioksida (TiO2) yang memiliki band gap sekitar 3,2 eV
merupakan fotoelektroda yang sering digunakan pada sel surya ini.
Counter-elektroda berfungsi sebagai katalis untuk merpercepat kinetika reaksi proses reduksi triiodide pada TCO harus memiliki kemampuan katalitik yang tinggi. Salah satu bahan yang umumnya digunakan adalah Platina [4,5]. Sementara itu,
2
material elektrolit yang digunakan juga cukup penting karena berkaitan dengan regenerasi elektron pada elektroda.
Salah satu faktor yang umumnya masih menjadi kendala pada pembuatan sel surya DSSC adalah optimalisasi proses yang berhubungan dengan material. Ada beberapa jenis komponen material dalam DSSC yang sangat berpengaruh terhadap performa sel, yaitu material pembentuk fotoelektroda (dalam hal ini adalah TiO2 dan dye atau pewarna), counter-elektroda (Pt) serta elektrolit.
Fotoelektroda merupakan bagian yang cukup signifikan pada DSSC dikarenakan fungsinya sebagai penyerap sinar matahari secara langsung. Beberapa parameter penting yang berpengaruh terhadap kualitas fotoelektroda adalah ketebalan TiO2,
ukuran partikel dan porositas TiO2 serta respon cahaya dari zat pewarna terhadap
panjang gelombang yang dihasilkan oleh matahari. Selain itu, pemilihan jenis larutan elektrolit yang tepat pun merupakan salah satu faktor yang masih banyak dipelajari oleh para peneliti [6, 7]. Karena bentuknya yang berupa larutan, banyak permasalahan yang timbul yang berhubungan dengan penggunaan elektrolit, seperti halnya kebocoran, penguapan, kemungkinan terjadinya korosi pada
counter-elektroda, dan lain sebagainya. Kebanyakan permasalahan diatas terkait dengan isu kestabilan performa sel dalam jangka panjang [6]. Selain larutan, saat ini elektrolit gel juga sedang dikembangkan untuk meningkatkan kestabilan sel [8]. Selain pemilihan material, faktor lain yang tak kalah penting adalah optimalisasi dimensi area aktif TiO2 pada bagian fotoelektroda. Faktor ini cukup
penting utamanya pada saat mendisain modul surya DSSC yang tersusun atas beberapa sel surya DSSC dengan ukuran yang umumnya lebih besar untuk menghasilkan daya output yang relatif tinggi. Masalah yang kerap timbul pada saat up-scaling sel surya DSSC, baik masih berupa sel maupun modul, adalah menurunnya efisiensi secara drastis. Salah satu penyebab hal tersebut adalah rugi-rugi yang diakibatkan oleh area aktif dan kontak elektroda [3, 9]. Oleh sebab itu, dalam merancang disain sel surya DSSC maupun modul surya DSSC, dibutuhkan estimasi yang tepat untuk menentukan faktor dimensi. Hal ini ditujukan untuk meminimalisir rugi-rugi yang timbul akibat pengaruh tahanan parasitic baik itu yang dipengaruhi oleh area aktif maupun non-aktif .
56
Titanium Dioxide (TiO2) merupakan salah satu material semikonduktor yang
dengan band gap lebar (~3,2 eV) yang sering digunakan. TiO2 memiliki sifat optik
yang baik, bersifat inert, tidak berbahaya, dan murah [1,10]. Dalam aplikasinya pada DSSC, TiO2 harus memiliki permukaan yang luas agar dye yang teradsorpsi
lebih banyak dan dapat meningkatkan arus photon, sehingga material TiO2 yang
digunakan harus bersifat porous dan berstruktur nano (nanocrytalline - nc-TiO2).
Semikonduktor lain dapat yang digunakan yaitu ZnO, akan tetapi performanya lebih rendah dibandingkan TiO2 [4].
2. Dye (zat pewarna)
Dye memiliki fungsi mengabsorbsi cahaya yang datang. Dye yang umumnya digunakan yaitu jenis ruthenium complex. Walaupun DSSC menggunakan ruthenium complex telah mencapai efisiensi yang cukup tinggi, namun dye jenis ini cukup sulit untuk disintesa dan ruthenium complex komersil berharga mahal. Alternatif lain yaitu penggunaan dye bahan natural yang mengandung zat pigmen antocyanin seperti blueberry, rosela, rasberry dll [11]. Gambar 2 menunjukkan struktur kimia dari dye berbasis Ru B2(N719) yang digunakan pada penelitian ini .
Gambar 2. Struktur kimia B2(N719) dengan rumus kimia C58H86N8O8RuS2 [12].
3. Elektrolit
Ada beberapa tipe elektrolit yang yang digunakan pada DSSC terdiri dari iodine (I-) dan triiodide (I3-) sebagai pasangan redoks dalam pelarut. Salah satu
4. Counter Elektroda
Counter elektroda berfungsi sebagai katalis untuk merpercepat kinetika reaksi proses reduksi triiodide pada TCO. Material yang umum digunakan pada aplikasi ini dan dapat menghasilkan effisiensi yang cukup tinggi adalah Platina. Platina dideposisikan pada TCO dengan berbagai metoda yaitu elektrokimia, sputtering, spin coating, atau pyrolysis.
1.4.2 Teknologi Screen Printing
Teknologi screen printing merupakan teknologi pembuatan komponen-komponen dan rangkaian elektronik terintegrasi Hibrida (IC-Hybrid) yang berbasis substrat keramik. Dengan berkembangnya bidang material, saat ini tersedia pasta untuk proses fabrikasi sel surya melalui proses screen printing, seperti halnya pada proses DSSC. Proses Pencetakan (printing) ini adalah proses pemindahan bahan pasta melalui suatu pola tertentu yang dibentuk di atas screen, ke atas substrat yang diinginkan. Keuntungan yang dapat diambil dari penggunaan teknologi screen printing dalam pembuatan sel surya ini meliputi investasi peralatannya cukup rendah, prosesnya cukup sederhana dan dapat digunakan untuk proses produksi masal.
Setelah proses pencetakan langkah selanjutnya adalah proses pembakaran (firing) pasta, namun sebelumnya pasta harus dikeringkan terlebih dahulu pada 1000C sampai 1200C. Alat yang digunakan untuk proses pembakaran ini adalah infrared conveyor belt furnace yang memiliki 3 zone, yaitu pra-pembakaran, zone pembakaran dan zone pendinginan.
1.4.3 Teknologi Sputtering
58
Gambar 3. Skema proses Sputtering [13]
1.4.4 Karakteristik Sel Surya
Dalam pengukuran sebuah komponen sel surya, karakteristik yang diperlukan adalah Kurva I-V atau hubungan arus dan tegangan, seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 4.
Gambar 4. Kurva hubungan Arus dan tegangan sebuah silikon sel surya
Efisiensi merupakan salah satu karakteristik listrik dari sebuah sel surya yang didefinisikan sebagai perbandingan daya keluaran maksimum, (Pm) dan
daya masuk yang berasal dari cahaya matahari yang datang, (Pin). Persamaan
efisiensi dari sel surya adalah :
= Pm/Pin ……….. (1)
Fill Factor adalah ratio daya keluaran maksimum (Pm) terhadap produk arus
hubung singkat (Isc) dengan tegangan hubung terbuka (Voc).
FF = Pm/Voc x Isc ………….. (2)
Dimana :
Voc = Tegangan hubung terbuka dilihat pada saat arus sama dengan nol
(I=0).
Fill factor merupakan representasi dari penyimpangan yang terjadi dari karakteristik I-V sebuah sel terhadap sel yang ideal. Peyimpangan yang terjadi ini diakibatkan pengaruh resistansi seri dan resistansi paralel.
1.5. Hipotesa
Pada penelitian pembuatan Dye Sensitized nanocrystalline TiO2 Solar Cell,
proses preparasi substrat (Glass TCO), pelapisan nc-TiO2, pelapisan counter
elektroda, teknik pencelupan Dye sensitizer, pengisian larutan elektrolit dan teknik assembing akan sangat mempengaruhi karakteristik dye solar cell yang dihasilkan. Karekterisasi proses untuk mendapatkan teknik dan parameter proses yang tepat sangat diperlukan sehingga akan dihasilkan dye solar cell yang memiliki karekteristik listrik yang baik dengan efisieinsi yang baik pula.
II. PROSEDUR DAN METODOLOGI 2.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan meliputi peralatan proses dan peralatan pengukuran. Beberapa peralatan utama yaitu :
a. Screen printing, alat proses untuk pencetakan pasta, ditunjukkan gambar 5.
Gambar 5. Screen printer
60
Gambar 6. Conveyor Belt Furnace
c. Sun simulator Oriel-source AM1.5 ditunjukkan pada gambar 7.
Gambar 7. Sun simulator Oriel-source AM1.5
d. Sputtering system ditunjukkan gambar 8.
Gambar 8. Sputtering system
e. Peralatan pendukung lainnya seperti four point probe, screen maker, timbangan, mutimeter,alat ukur intensitas cahaya, peralatan bor mekanik, hot plate, peralatan kimia seperti petri disk, pipet, gelas kimia dll.
2.2. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : - TEC15 glass (fluorine doped SnO2 15Ω/sq)
- Pasta TiO2: DSL 18 NR-AO dan DSL 18 NR-T
- Target Platina
- Larutan Elektrolit: EL-HSE dan EL-SGE - Dye: B2(N719) dan (Z907)
- Thermoplastic Sealant, Surlyn 50 µm - Hermetic Sealing Compound
- Nylon screen, stainless steel screen, ulano line 300, ulano 188 - Ethanol, IPA, silicon rubber
Gambar 9. Bahan utama yang digunakan
2.3. Metodologi
62
Gambar 10. Skema Proses Pembuatan DSSC
2.3.1. Pembentukan Counter-Elektroda
Deposisi lapisan platina (Pt) yang berfungsi sebagai bagian
counter-elektroda dilakukan melalui proses DC-sputtering. Data parameter proses deposisi platina adalah sebagai berikut:
9 Power / daya : 50 Watt
9 Tekanan gas Argon : 4 mTorr 9 Rotasi : 5 rpm
9 Tooling Factor : 1
9 Waktu deposisi : 20 menit
Ketebalan lapisan platina yang dihasilkan tidak dapat terukur secara otomatis pada monitor peralatan sputtering. Oleh karena itu, perkiraan ketebalan lapisan platina diperoleh melalui kalkulasi [14], yaitu sekitar ~1.38x103 Å. Waktu deposisi selama 20 menit dipilih berdasarkan nilai efisiensi terbesar yang diperoleh pada percobaan tahun sebelumnya [15].
2.3.2. Proses Pembentukan Fotoelektroda
Deposisi lapisan semikonduktor TiO2 dilakukan menggunakan teknik
screen-printing yang relatif mudah, murah dan dapat digunakan untuk skala Preparasi Substrat
Printing pasta nc‐TiO2
Sintering pasta nc‐TiO2
Pewarnaan
Pengisian larutan elektrolit
Proses pelapisan counter elektroda (Pt) menggunakan
teknikSputtering
Assembly
produksi. Pelapisan TiO2 dilakukan melalui 2 kali proses printing berdasarkan hasil
optimum yang ditunjukkan pada referensi [12]. Tiap deposisi diakhiri dengan pengeringan dalam oven bersuhu 100oC selama 10 menit. Sesudah proses pendeposisian dilakukan, sampel dipanaskan dalam conveyor belt furnace pada suhu 450oC selama 15 menit, dengan tujuan untuk sintering dan kristalisasi partikel TiO2. Proses selanjutnya adalah pewarnaan yang dilakukan melalui
perendaman sampel dalam larutan pewarna. Larutan tersebut dibuat dari bubuk Ruthenium jenis N-719 dari Dyesol dengan konsentrasi 40 mg dalam pelarut ethanol sebanyak 100 ml. Sampel direndam dalam cawan petri dan disimpan pada suhu ruang tanpa cahaya selama 24 jam (gambar 11).
Gambar 11. Proses pewarnaan fotoelektroda.
2.3.3. Assembly dan Pengisian Elektrolit
Pada bagian foto non-aktif, yaitu disekeliling area TiO2, dipasang lapisan
thermoplastic sealant Surlyn (Dyesol) dengan ketebalan 50 µm (gambar 12). Bagian counter-elektroda kemudian disatukan dengan cara direkatkan di bagian atas, lalu sampel dipanaskan pada suhu 120oC selama kurang lebih 35 menit (gambar 13.a) . Proses selanjutnya adalah pengisian elektrolit melalui lubang udara (gambar 13.b), dilanjutkan dengan penutupan lubang udara.
64
a). b). Gambar 13. Proses:
a). Assembly; dan b). Pengisian elektrolit dengan penyuntikan melalui lubang udara.
2.3.4. Pengukuran dan analisa hasil karakterisasi proses
Hasil karakterisasi proses pembuatan DSSC dilakukan melalui pengukuran arus dan tegangan untuk kemudian dianalisa dan diperoleh parameter keluaran dari sel surya DSSC tersebut. Proses karakterisasi I-V dilakukan menggunakan multimeter dan rangkaian beban sebagaimana ditunjukkan oleh gambr 14.
Gambar 14. Perangkat pengukuran arus-tegangan untuk sel surya DSSC
2.3.5. Pembuatan Prototipe Modul DSSC
Gambar 15. Proses pembuatan modul surya DSSC.
III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Berikut ini adalah hasil penelitian berikut pembahasan dari kegiatan penelitian kami selama tahun 2011.
3.1. Percobaan Pembuatan Elektrolit Secara Manual
Salah satu tujuan kegiatan penelitian ini adalah untuk mencoba menggunakan alternatif material elektrolit selain elektrolit produk Dyesol jenis EL-141 yang sebelumnya selalu kami gunakan. Oleh sebab itu, kami berupaya untuk membuat larutan elektrolit secara manual menggunakan bahan dasar kalium iodida. Pembuatan elektrolit ini ditujukan untuk mencari alternatif larutan yang lebih terjangkau dan dapat dibuat sendiri. Cara pembuatannya adalah dengan cara mencampur bubuk kalium iodide (KI) sebanyak 0.5M dan 0.05M bubuk iodine (I2) yang kemudian dilarutkan dalam pelarut organik asetonitrile, dengan reaksi
kimia sebagai berikut:
− ++
→
+I2 K I3
KI ………….. (3)
66
Gambar 16. Kurva I-V hasil pengukuran terhadap sel surya DSSC menggunakan elektrolit yang berbeda.
Dikarenakan ion I3- memiliki peranan penting dalam reaksi redoks -yaitu
sebagai hole yang diharapkan berekombinasi dengan elektron yang terkumpul pada counter-elektroda- maka intensitas pengumpulan muatan pembawa pada proses transfer muatan pun menjadi lebih sedikit. Selain itu, konsentrasi triiodida juga kemungkinan berpengaruh terhadap kurangnya konsentrasi spesies redoks, dimana hubungannya dapat direpresentasikan oleh persamaan berikut [3]:
⎟⎟⎠
dimana k adalah konstanta Boltzmann, T adalah suhu, m adalah jumlah elektron yang ditransfer, v adalah koefisien stoikiometri, sementara Eredox0 dan cst adalah
potensial dan konsentrasi redox standar. Penurunan potensial redoks secara tidak langsung berpengaruh terhadap penurunan VOC. Hal ini dapat dibuktikan dari data
hasil pengukuran pada Tabel 1, dimana VOC sampel yang menggunakan elektrolit
buatan memang jauh lebih rendah dibanding elektrolit Dyesol.
3.2. Analisa Pengaruh Dimensi
oleh sampel dengan elektrolit buatan selalu lebih rendah dibanding parameter yang dihasilkan oleh sampel dengan elektrolit Dyesol.
Gambar 17. Sel surya DSSC dengan luas area aktif: a. 2x2 cm2 b. 1.5x2 cm2 c. 1x2 cm2
Tabel 1. Data parameter output sel surya DSSC berbasis TiO2 yang diukur
menggunakan Sun Simulator (40 mW/cm2, AM1.5, R=1Ω-5kΩ)
Perlu diperhatikan bahwa data arus dan daya yang disajikan pada tabel 1 merupakan arus dan daya yang terukur per satuan luas (per m2). JSC adalah
kerapatan arus, yaitu ISC dibagi luas total area fotoaktif. Penggunaan kerapatan
arus dan daya per satuan luas tersebut ditujukan untuk mempermudah Ukuran Area Fotoaktif
2x2 cm2 2x1.5 cm2 2x1 cm2
Elektrolit EL-141
Elektrolit Buatan
Elektrolit EL-141
Elektrolit Buatan
Elektrolit EL-141
Elektrolit Buatan
VOC (V) 0.62 0.49 0.64 0.5 0.63 0.49
ISC (mA) 13.8 11.3 9.8 8.4 5.6 4.6
JSC
(mA/cm2)
3.45 2.83 3.26 2.8 2.8 2.3
Pmax
(mW/cm2)
0.9 0.5 0.8 0.46 0.9 0.45
FF 0.41 0.36 0.38 0.33 0.5 0.39
η (%) 2.19 1.26 2.02 1.16 2.19 1.14
68
perbandingan antar sampel dikarenakan setiap sampel memiliki luas area fotoaktif yang bervariasi. Pada gambar 18 jelas terlihat bahwa luas area fotoaktif memiliki pengaruh signifikan terhadap total arus yang dihasilkan (bukan kerapatan arus). Semakin besar luas area fotoaktif maka semakin tinggi arus keluarannya. Sebaliknya, tegangan hubungan terbuka (VOC) tidak dipengaruhi oleh luas area
fotoaktif. Hasil pengukuran juga mengindikasikan bahwa variasi lebar area fotoaktif tidak menghasilkan perbedaaan yang signifikan terhadap efisiensi. Selain itu kerapatan daya maksimum yang dihasilkan per luas area juga tidak menunjukkan perbedaan yang mencolok.
Untuk kerapatan arus (JSC), tampak pada tabel 1 bahwa ada sel surya
dengan ukuran fotoaktif terkecil menghasilkan kerapatan arus yang relatif kecil pula. Kami menganalisa bahwa kemungkinan penyebab hal tersebut adalah faktor resistansi kontak (Rkontak) [3]. Gambar 17 menunjukkan bahwa besar luas area
kontak (atau disebut area non-fotoaktif) pada sampel dengan ukuran fotoaktif 2x1 cm2 memang lebih besar dibanding sampel lainnya. Kondisi tersebut kemungkinan mengakibatkan tingginya nilai Rkontak yangdipengaruhi oleh area non-fotoaktif.
Gambar 18. Kurva karakteristik I-V hasil pengukuran terhadap sampel dengan ukuran fotoaktif bervariasi.
