CADANGAN
SKRIPSI
ARRINI SYAHPUTRI 180821016
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
CADANGAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ARRINI SYAHPUTRI 180821016
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
ANALISIS EFFICIENCY SOLAR CELL 24 VOLT 740 WATT SERI PARALLEL TERPASANG SEBAGAI SUMBER LISTRIK
CADANGAN
ABSTRAK
Panel surya adalah alat yang dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik.
Penelitian ini menggunakan empat bagian utama, bagian pertama yaitu panel surya 125 wp untuk sumber utama dari energi matahari menjadi tegangan awal DC, bagian kedua yaitu solar charge controller sebagai switcher pada baterai atau penyimpanan daya dan ke beban yang dihasilkan dari panel surya tersebut, bagian ketiga yaitu baterai untuk menyimpan daya yang dihasilkan dari panel surya, serta bagian ke keempat yaitu beban (lampu pijar). Penelitian ini bertujuan memberikan gambaran yang jelas mengenai efisiensi penggunaan panel surya sebagai sumber listrik cadangan. Dalam penelitian ini, digunakan panel surya dengan kapasitas 125 Wp, yang mana energy yang dihasilkan panel surya tersebut kemudian disimpan dalam baterai dengan kapasitas 24V 200AH. Dari percobaan yang dilakukan menghasilkan efisiensi solar sel dengan menggunakan waktu pengambilan data dari jam 15.25 sampai dengan 17.21 dengan beban lampu pijar menghasilkan efisiensi 33.8 % dan dapat disimpulkan bahwa faktor cuaca mempengaruhi tegangan dan arus yang dihasilkan selama penelitian.
Kata Kunci : panel surya, solar charge controller, energy, solar sel, baterai, lampu pijar, faktor cuaca, efisiensi solar sel
Keywords: solar panels, solar charge controller, energy, solar cells, batteries, incandescent lamps, weather factors, solar cell efficiency
ANALYSIS OF EFFICIENCY SOLAR CELL 24 VOLT 740 WATT SERIES PARALLEL INSTALLED AS A RESERVE ELECTRICITY
SOURCE
ABSTRACT
Solar panels are devices that can convert solar energy into electrical energy. This research uses four main parts, the first part is the 125 wp solar panel for the main source of solar energy into the DC initial voltage, the second part is the solar charge controller as a switcher on the battery or power storage and the load generated from the solar panel, the third part namely the battery to store the power generated from the solar panel, and the fourth part, namely the load (incandescent lamp). This study aims to provide a clear picture of the efficiency of using solar panels as a backup power source. In this study, a solar panel with a capacity of 125 Wp was used, in which the energy produced by the solar panel is then stored in a battery with a capacity of 24V 200AH. From the experiments carried out, the efficiency of solar cells using data collection time from 15.25 to 17.21 with incandescent lamp load resulted in 33.8% efficiency and it can be concluded that weather factors affect the voltage and current generated during the study.
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirabbil „alamin, segala puji dan syukur kepada Allah Subhanahu wa Ta‟ala yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul ”Analisis Efficiency Solar Cell 24 Volt 740 Watt Seri Parallel Terpasang Sebagai Sumber Listrik Cadangan” sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Shalawat dan salam kepada junjungan kita Rasulullah, Muhammad SAW semoga kita mendapatkan syafaat di kemudian hari kelak. Aamiin.
Dalam penyelesaian skripsi ini penulis menyampaikan rasa hormat dan terimakasih kepada pihak-pihak yang etealah memberikan bimbingan, semangat dan petunjuk yang sangat berarti dan berharga bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Bapak Dr. Muryanto Amin, S.Sos, M.Si selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku Ketua Program Studi S1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Awan Maghfirah S.Si, M.Si selaku Sekertaris Program Studi S1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Drs Kurnia Brahmana, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah berkontribusi meluangkan waktunya dalam pemriksaan isi, analisa data, pembahasan pada skripsi ini. Terima kasih atas masukan-masukan ilmu yang telah beliau berikan kepada penulis.
6. Seluruh tenaga pengajar dan pegawai program studi S1 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara .
7. Terkhusus kepada Ayahanda tercinta Ir M Syahdar Dh dan Ibunda Tercinta Arlina terima kasih yang sebesar-besarnya atas kasih sayang, kepercayaan dan motivasinya sampai penulisan skripsi ini selesai. Juga kepada kakak dan adikku tercinta yang memberikan semangat kepada penulis untuk segera menyelesaikan skripsi ini.
8. Teman-teman seperjuangan S1 Fisika stambuk 2018 Universitas Sumatera Utara, dari Nim 180821001 sampai dengan 180821051 yang telah menjadi acuan semangat untuk menyelesaikan skripsi ini.
9. Teman seperjuangan dan sepermainan Ayu Lestari, Sinta Nur Asiyah Batubara, Nurul Fatimah Siregar dan Yosua Getmi Rajagukguk yang telah banyak membantu dan memberikan semangat kepada penulis untuk segera menyelesaikan skripsi ini.
10. Semua pihak yang terlibat langsung maupun tidak langsung yang penulis tidak dapat tuliskan satu per satu.
Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat dan karuniaNya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat, dukungan dan perhatian kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis, pendidikan dan masyarakat pada umumnya.
Penulis
DAFTAR ISI
PERNYATAAN ORISINALITAS ... i
PENGESAHAN SKRIPSI ...ii
ABSTRAK ...iii
ABSTRACT ...iv
PENGHARGAAN ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya ... 4
2.1.1 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya ... 5
2.2 Sel Surya ... 5
2.2.1 Jenis-Jenis Sel Surya ... 8
2.2.2 Struktur Sel Surya ... 10
2.2.3 Prinsip Kerja Sel Surya ... 12
2.2.4 Proses Konversi ... 12
2.2.5 Karakteristik Modul Surya ... 17
2.2.6 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Modul Surya ... 18
2.3 Rangkaian Seri dan Paralel Sel Surya ... 19
2.5 Menghitung Efisiensi Sel Surya ... 22
2.6 Solar Charge Controller ... 24
2.6.1 Prinsip Kerja Solar Charge Controller ... 27
2.7 Baterai ... 28
2.7.1 Prinsip Kerja Baterai ... 31
2.8 Mikrokontroller ... 32
2.8.1 Kelebihan dan Kekurangan Mikrokontroller ... 37
2.9 Sensor Tegangan ... 38
2.9.1 Sensor Tegangan DC ... 39
2.10 Sensor Arus ACS 712 ... 39
2.10.1 Spesifikasi Sensor ACS712 ... 41
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 42
3.1 Diagram Blok Sistem ... 42
3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok dari Diagram Blok ... 42
3.2 Pengukuran Tegangan Menggunakan Sensor Tegangan ... 44
3.3 Pengukuran Arus Menggunakan Sensor Arus ... 44
3.4 Rangkaian LCD ... 45
3.5 Flowchart ... 47
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 48
4.1 Kalman Filter ... 48
4.2 Pengujian Sensor ... 48
4.2.1 Pengujian Sensor Tegangan ... 48
4.2.2 Pengujian Sensor Arus ... 50
4.3 Pengujian LCD... 51
4.3.1 Pengujian RTC dan LCD ... 52
4.3.2 Pengujian RTC, LCD, dan Datalogger ... 54
4.4 Pengujian dan Analisis Panel Surya... 57
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 63
5.1 Kesimpulan ... 63
5.2 Saran ... 63
DAFTAR PUSTAKA ... 64 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 Pin-out Sensor ACS712 40
4.1 Kurva Pengujian Sensor Tegangan 49
4.2 Data Perolehan Daya yang tersimpan di Baterai 57
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya 4
2.2 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya 5
2.3 Panel Surya Monoctystalline 9
2.4 Panel Surya Polycrystalline 9
2.5 Panel Surya Thin Film Solar Cell 10
2.6 Struktur dan Simbol Sel Surya 11
2.7 Sel Surya dalam Keseimbangan (Tanpa Iluminasi) 12
2.8 Sel Surya Pada saat Mendapat Iluminasi 12
2.9 Ilustrasi Pembuatan Silikon jenis p dan n 13
2.10 Semikonduktor Jenis N dan Jenis P Sebelum Disambung 14 2.11 Semikonduktor Jenis N dan Jenis P Sesudah Tersambung 14
2.12 Daerah Deplesi PAda Sambungan Semikoduktor 14
2.13 Garis Medan Listrik E Pada Sambungan Semikonduktor 15 2.14 Proses Aliran Arus Listrik Pada Sambungan P-N 15
2.15 Electorn-hole photogeneration Pada Sambungan 16
2.16 Proses Konversi Cahaya Matahari Menjadi Energi Listrik 17
2.17 Pengaruh Tingkat Radiasi Pada I-V Sel Surya 18
2.18 Rangkaian Sel Surya Seri dan Parallel 20
2.19 Bentuk Sel, Modul/Panel dan Array dari Sel Surya 20
2.20 Kurva Karakteristik I-V pada Sel Surya 21
2.21 Solar Charge Controller 25
2.22 Modul Rangkaian Solar Charge Controller 26
2.23 Baterai 30
2.24 Proses Pengosongan Pengisian (Discharge) Baterai 31
2.25 Proses Charge Baterai 32
2.26 Chip Mikrokontroller 34
2.27 Diagram Blok dan Struktur Mikrokontroller 35
2.28 Minimum Sistem Mikrokontroller 37
2.29 Sensor Tegangan 38
2.30 Sensor Arus ACS712 39
2.31 Pin Out Diagram 40
3.1 Diagram Blok 42
3.2 Pengukuran Tegangan Pada Sensor Tegangan 44
3.3 Pengukuran Arus PAda Sensor Arus 45
3.4 Perancangan LCD 16x2 45
3.5 Flowchart 47
4.1 Kurva Pengujian Sensor Tegangan 50
4.2 Pengujian LCD 52
4.3 Pengujian RTC dan LCD 54
4.4 Skema Datalogger 57
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Program Keseluruhan 66
2 Skema Datalogger 69
3 Gambar Panel 70
4 Gambar Baterai 71
5 Gambar Datalogger Pengukuran 72
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin meningkatnya tingkat mobilitas masyarakat membuat semua kegiatan memerlukan penerangan. Kebutuhan akan energi, khususnya energi listrik di Indonesia makin berkembang dan menjadi bagian tak terpisahkan dari kebutuhan hidup masyarakat sehari-hari. Seiring dengan pesatnya peningkatan pembangunan di bidang teknologi, industri dan informasi. Persediaan energi konvesional saat ini berarti terjadi penambahan pemakaian persediaan energi fosil dan meningkatnya emisi dari gas yang bahaya untuk lingkungan. Sumber minyak dunia akan habis, dengan demikian perlu adanya energi alternatif lain untuk memenuhi kebutuhan saat ini dan menggunakan energi yang dapat diperbaharuhi. Ada beberapa sumber yang dapat diperbaharuhi yang tersedia dimana dapat digunakan dalam skala besar untuk menghasilkan listrik di daerah terpencil dimana jaringan listrik tidak tersedia. Yang termasuk dalam tipe ini antara lain sinar matahari, angin, panas bumi, air, dan lainlain.
Untuk itu inovasi tentang energi alternatif, terutama dari sumber daya yang tak terbatas, sangatlah diperlukan seiring perkembangan teknologi, untuk memenuhi kebutuhan energi masyarakat di masa yang akan datang. Dan salah satu alternatif yang dapat diterapkan adalah inovasi mengenai teknologi sel surya. Sel surya adalah perangkat yang dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dengan mengikuti prinsip fotovoltaik. Sel surya adalah teknologi energi yang bersifat langsung. Energi listrik dapat diciptakan tanpa adanya bantuan fluida bergerak seperti uap atau gas. Sel surya juga tidak membutuhkan pergerakan mekanik seperti Rankine cycle atau Brayton cycle.
Listrik merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting bagi kehidupan orang banyak. Apalagi dengan semakin banyaknya alat-alat yang menggunakan listrik sebagai sumber energi pada jaman sekarang ini. Dengan semakin banyaknya kebutuhan listrik itu, maka semakin banyak energi listrik yang harus dikeluarkan, terutama oleh PLN. Listrik juga merupakan sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam segala kegiatan yang berhubungan dengan segala aspek, oleh karena itu untuk
pemakaiannya sangatlah bervariasi. Sumber-sumber energi terbarukan yang banyak dikembangkan antara lain sumber energi tenaga angin, sumber energi tenaga air, hingga sumber energi tenaga matahari. Salah satu sumber energi terbarukan yang sangat potensial adalah sumber energi tenaga matahari. Cahaya matahari dapat digunakan dan dikonversi menjadi energi listrik melalui sel surya. Kelebihan yang dimiliki oleh sumber energi tenaga matahari adalah cahaya matahari dapat diperoleh dengan mudah, gratis, dan dalam jumlah yang banyak setiap hari. Perkembangan sel surya saat ini sedang menjadi topik hangat dalam penelitian. Prinsip dasar dari sel surya adalah efek fotolistrik. Efek fotolistrik ini sendiri sudah mulai diteliti sejak tahun 1839 hingga akhirnya pada tahun 1959 Bell Laboratory mengembangkan dan mempublikasikan sel surya pertama yang terbuat dari silikon dengan efisiensi 6%
yang kemudian dengan cepat berkembang hingga memiliki efisiensi 10%
(Goetzberger & Hoffman, 2005, hlm. 2). Permasalahan utama yang terdapat pada sel surya adalah efisiensi dari sel surya yang cukup kecil, dibandingkan dengan pembangkit listrik dari sumber lainnya. Efisiensi Sel Surya yang ada telah komersial dan dijual di pasar saat ini hanya berkisar 10-15%, dengan rekor efisiensi terbesar dalam skala laboratorium sebesar 39%. Oleh karena itu para peneliti saat ini fokus pada cara meningkatkan efisiensi sel surya tersebut.
Berdasarkan latar belakang diatas, peneliti bermaksud mengangkat judul
“Analisis Efficiency Solar Cell 24 Volt 740 Watt Seri Parallel Terpasang Sebagai Sumber Listrik Cadangan” sebagai judul Skripsi penulis yang diharapkan mampu menjadi salah satu solusi dari masalah tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas rumusan masalah yang dibahas didalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana efisiensi daya dari panel modul solar sel?
2. Bagaimana pengaruh cuaca pada efisiensi panel modul solar sel?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah yang telah disampaikan , tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui efisiensi daya dari panel modul solar sel sepanjanghari 2. Untuk mengetahui pengaruh cuaca pada efisiensi panel modul solar sel
1.4 Batasan Masalah Penelitian
Pada Penelitian ini terdapat beberapa batasan penelitian yang diberikan yaitu;
1. Data panas matahari hanya dalam waktu terbatas.
2. Tidak mencantumkan pemakaian daya per jam secara detail tetapi di samaratakan.
3. Tidak membahas secara detail mengenai rangkaian kontrol yang digunakan dalam perancangan.
1.5 Manfaat Penelitian 1. Manfaat bagi penulis:
1. Menambah ilmu tentang elektronika.
2. Menambah pengetahuan tentang pengoptimalan hasil daya listrik.
2. Manfaat bagi Universitas:
1. Sebagai bahan media pembelajaran.
2. Sebagai tambahan rekomendasi penelitian selanjutnya.
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Pembangkit listrik tenaga surya adalah pembangkit listrik yang mengubah energi surya menjadi energi listrik. Pembangkitan listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara langsung menggunakan photovoltaic dan secara tidak langsung dengan pemusatan energi surya. Photovoltaic mengubah secara langsung energi cahaya menjadi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Pemusatan energi surya menggunakan sistem lensa atau cermin dikombinasikan dengan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari ke satu titik untuk menggerakan mesin kalor.
Pemusatan energi surya menggunakan lensa atau cermin dan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari dari luasan area tertentu ke satu titik. Panas yang terkonsentrasikan lalu digunakan sebagai sumber panas untuk pembangkitan listrik biasa yang memanfaatkan panas untuk menggerakkan generator. Sistem cermin parabola, lensa reflektor Fresnel, dan menara surya adalah teknologi yang paling banyak digunakan. Fluida kerja yang dipanaskan bisa digunakan untuk menggerakan generator (turbin uap konvensional hingga mesin Stirling) atau menjadi media penyimpan panas.
Gambar 2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Photovoltaic(Sel surya) adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Dibuat pertama kali pada tahun 1880 oleh Charles Fritts. Pembangkit listrik tenaga surya tipe photovoltaica dalah pembangkit
listrik yang menggunakan perbedaan tegangan akibat efek fotoelektrik untuk menghasilkan listrik. Solar panel terdiri dari 3 lapisan, lapisan panel P di bagian atas, lapisan pembatas di tengah, dan lapisan panel N di bagian bawah. Efek fotoelektrik adalah saat sinar matahari menyebabkan elektron di lapisan panel P terlepas, sehingga hal ini menyebabkan proton mengalir ke lapisan panel N di bagian bawah dan perpindahan arus proton ini adalah arus listrik (KemESDM, 2014).
2.1.1 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses fotovoltaik. Listrik yang dihasilkan oleh modul dapat langsung disalurkan ke beban ataupun disimpan didalam baterai sebelum digunakan ke beban: lampu, radio, dan lain-lain. Pada malam hari, dimana modul surya tidak menghasilkan listrik, beban sepenuhnya dicatu oleh battery. Demikian pula apabila hari mendung, dimana modul surya menghasilkan listrik lebih rendah dibandingkan pada saat matahari benderang. Modul surya dengan kapasitas tertentu dapat menghasilkan jumlah listrik yang berbeda-beda apabila ditempatkan pada daerah yang berlainan.
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya 2.2 Sel Surya (Solar Cell)
Sel surya (solar cell) atau yang disebut juga (photovoltaic ) adalah semiconductor yang dapat mengubah energi matahari secara langsung menjadi energ
listrik DC (arus searah) dengan menggunakan kristal Si (silicon ) yang tipis. Sebuah kristal silindris Si diperoleh dengan cara memanaskan Si itu dengan tekanan yang diatur sehingga Si itu berubah menjadi penghantar. Bila kristal silindris itu dipotong stebal 0,3 mm, akan terbentuklah sel-sel silikon yang tipis atau yang disebut juga dengan sel surya (photovoltaic ). Pada umumnya solar cell memiliki ketebalan 0.3 mm yang berupa irisan bahan semi konduktor dengan kutub (+) positif dan kutub (-) negatif. Apabila cahaya jatuh pada kedua kutub tersebut, maka akan terjadi beda tegangan yang menghasilkan energi listrik yang berarus DC. Prinsip dasar pembuatan solar cell merupakan proses photovoltaic (efek yang dapat mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini ditemukan oleh Bacquerel berkebangsaan Perancis pada tahun 1839).
Sel-sel silikon itu dipasang dengan posisi sejajar/seri dalam sebuah panel yang terbuat dari alumunium atau baja anti karat dan dilindungi oleh kaca atau plastik.
Kemudian pada tiap-tiap sambungan sel itu diberi sambungan yang berbeda potensial yang menyatu disebut dengan daerah deplesi (depletion region ). Bila sel-sel itu terkena sinar matahari maka pada sambungan itu akan mengalir arus listrik. Besarnya arus/tenaga listrik itu tergantung pada jumlah energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas permukaan sel itu.
(Sumber:Wikipedia.org.SolarCell.http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell) Modul surya adalah kumpulan dari beberapa sel surya atau disebut juga dengan devais semikonduktor dengan large area yang mengkonversi energi matahari langsung menjadi energi listrik. Modul PV individu menghasilkan arus listrik searah (DC), dan tersedia dengan ukuran 10 – 300 Watt. Daya keluaran PV ini, bergantung dari intensitas cahaya matahari (W/m2), temperatur operasi modul, dan faktor-faktor lain. (Sumber:http://www.rider-system.net/2011/10/modulsurya-photovoltaic.html/) Panel surya merupakan gabungan dari beberapa modul surya dan merupakan pembangkit listrik yang mampu mengkonversi penyinaran matahari yang diubah menjadi arus listrik. Energi matahari sesungguhnya merupakan sumber energi yang menjanjikan mengingat sifatnya terus menerus serta jumlahnya yang besar dan melimpah ketersediannya.
Matahari merupakan sumber energi yang diharapakan dapat mengatasi atau memecahkan permasalahan kebutuhuan energi masa depan setelah berbagai sumber
energi konvensional berkurang jumlahnya serta tidak ramah terhadap lingkungan.
Panel surya juga memiliki kelebihan menjadi sumber energi yang praktis dan ramah lingkungan mengingat tidak membutuhkan transmisi seperti jaringan listrik konvensional, karena dapat dipasang secara modular di setiap lokasi yang membutuhkan (Siahaan dkk, 2012 : 1-2).
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6 V tanpa beban (open circuit) atau 0,45 V dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri.
Jika 36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan nominal sekitar 16 V. Tegangan ini cukup untuk digunakan mengecas aki 12 V. Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang lebih besar lagi maka diperlukan lebih banyak lagi sel surya. Gabungan dari beberapa sel surya ini disebut modul Surya dan gabungan dari beberapa modul surya ini disebut panel surya.
Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal bakal teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan dengan menyinari 2 elektroda dengan berbagai macam cahaya. Tahun 1873, seorang Insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium sebagai suatu elemen photoconductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan Richard Evans Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik apabila disinari dengan cahaya matahari. Hasil penemuan mereka menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari secara langsung menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga disimpulkan bahwa solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.
Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang sesungguhnya yaitu suatu bahan semiconductor (selenium) dibalut dengan lapisan tipis emas.
Tingkat efisiensi yang dicapai baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai sebagai sensor cahaya.
Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai photoelectric effect. Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket – paket atau
“quanta of energi” yang sekarang ini lazim disebut “photon.” Teorinya ini sangat
sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein mengenai photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan seorang ahli fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.
Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985 University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell technology yang efisiensinya mencapai 42.8%. Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film photovoltaicsolar cell”. Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.
(Sumber:https://www.kompasiana.com/fauzaniqbal/59f254e728d54e5a79130fe2/seja rah-dan-perkembangan-teknologi-panel-surya?page=all)
2.2.1 Jenis-Jenis Sel Surya
Jenis-jenis sel surya digolongkan berdasarkan teknologi pembuatannya.
Secara garis besar sel surya dibagi dalam tiga jenis, yaitu:
1. Monocrystalline
Jenis ini terbuat dari batangan kristal silikon murni yang diiris tipis-tipis. Kristal silikon murni yang membutuhkan teknologi khusus untuk mengirisnya menjadi kepingan-kepingan kristal silikon yang tipis. Dengan teknologi seperti ini, akan dihasilkan kepingan sel surya yang identik satu sama lain dan berkinerja tinggi.
Sehingga menjadi sel surya yang paling efisien dibandingkan jenis sel surya lainnya, sekitar 15% - 20%. Mahalnya harga kristal silikon murni dan teknologi yang digunakan, menyebabkan mahalnya harga jenis sel surya ini dibandingkan jenis sel surya yang lain di pasaran Kelemahannya, sel surya jenis ini jika disusun membentuk solar modul (panel surya) akan menyisakan banyak ruangan yang kosong karena sel surya seperti ini umumnya berbentuk segi enam atau bulat,
tergantung dari bentuk batangan kristal silikonnya, seperti terlihat pada gambar berikut:
Gambar 2.3 Panel Surya Monoctystalline 2. Polycrystalline
Jenis ini terbuat dari beberapa batang kristal silikon yang dilebur / dicairkan kemudian dituangkan dalam cetakan yang berbentuk persegi. Kemurnian kristal silikonnya tidak semurni pada sel surya monocrystalline, karenanya sel surya yang dihasilkan tidak identik satu sama lain dan efisiensinya lebih rendah, sekitar 13% - 16% . Tampilannya nampak seperti ada motif pecahan kaca di dalamnya.
Bentuknya yang persegi, jika disusun membentuk panel surya, akan rapat dan tidak akan ada ruangan kosong yang sia-sia seperti susunan pada panel surya monocrystalline di atas. Proses pembuatannya lebih mudah dibanding monocrystalline, karenanya harganya lebih murah. Jenis ini paling banyak dipakai saat ini.
Gambar 2.4 Panel Surya Polycrystalline 3. Thin Film Solar Cell (TFSC)
Jenis sel surya ini diproduksi dengan cara menambahkan satu atau beberapa lapisan material sel surya yang tipis ke dalam lapisan dasar. Sel surya jenis ini
sangat tipis karenanya sangat ringan dan fleksibel. Jenis ini dikenal juga dengan nama TFPV (Thin Film Photovoltaic).
Gambar 2.5 Panel Surya Thin Film Solar Cell (Sumber:http://sanfordlegenda.blogspot.co.id/2013/10/Solar-cells-Jenis-jenis- selsurya.html)
2.2.2 Struktur sel surya
Sel surya dan juga bagian – bagiannya secara umum terdiri dari : 1. Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).
2. Material semikonduktor
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk
pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”
3. Kontak metal / contact grid
Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.
4. Lapisan antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti- refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.
5. Enkapsulasi / cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.
Gambar 2.6 Struktur dan Simbol Sel Surya
(Sumber:https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologisel-surya/prinsip- kerja- sel-surya/)
2.2.3 Prinsip Kerja Sel Surya
Apabila sinar matahari mengenai solar cell, foton-foton cahaya akan menekan sambungan antara semikonduktor tipe p dan tipe n, sehingga elektron- elektron solar cell mendapat tambahan energi dan terjadilah pasangan-pasangan elektron bebas dan hole. Pasangan elektron dan hole tersebut terkumpul pada dua kutub yang berbeda sehingga terdapat beda potensial antara kedua kutub. Jika solar cell tersebut dihubungkan dengan beban luar, maka akan terjadi aliran dari p ke n melalui beban. Efisiensi solar cell berkisar 10 – 15 %, pada temperatur kerja 40° C.
Tegangan solar cell berkisar 0.5 – 1 volt per cell, dengan daya 1 watt.
Gambar 2.7 Sel Surya dalam Keseimbangan (Tanpa Iluminasi)
Gambar 2.8 Sel Surya Pada saat Mendapat Iluminasi
2.2.4 Proses Konversi
Berdasarkan prinsip kerja solar cell di atas, proses konversi cahaya matahari menjadi energi listrik dihasilkan karena adanya bahan material berupa semikonduktor yang menyusun solar cell. Lebih tepatnya semikonduktor itu tersusun dari dua jenis yaitu jenis n dan jenis p.
(Sumber:p://www.panelsurya.com, Panel Surya Pembangkit Tenaga Surya, 2010) Struktur sel surya yaitu berupa dioda sambungan (junction) antara dua lapisan
tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing- masing diketahui sebagai semikonduktor jenis p (positif) dan semikonduktor jenis n (negatif). Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga kelebihan muatan negatif. Sedangkan semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga kelebihan muatan positif.
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini karena divais sel surya memiliki struktur dioda, yaitu tersusun atas dua jenis semikonduktor, yakni jenis n dan jenis p. Caranya dengan menambahkan unsur lain ke dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor tersebut, seperti diilustrasikan pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Ilustrasi pembuatan silikon jenis p dan n
Di dalam semikonduktor alami (semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun panas dari sebuah semikoduktor.Semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si).
Semikonduktor jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan menambah jumlah hole, sedangkan semikonduktor jenis n dibuat dengan menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) ke dalam Si. Dari sini, tambahan elektron dapat diperoleh, sedangkan Si intrinsik sendiri tidak mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut dengan doping yang jumlahnya tidak lebih dari 10-7 dibandingkan dengan berat Si yang akan di- doping. Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk sambungan pn atau dioda p-n (istilah lain menyebutnya dengan sambungan
metalurgi/metallurgical junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut:
1. Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung,
Gambar 2.10 Semikonduktor Jenis N dan Jenis P Sebelum Disambung 2. Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan
elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n, proses ini disebut difusi. Perpindahan elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari batas sambungan awal, karena gaya tarik elektrostatik yang ditinggalkan.
Gambar 2.11 Semikonduktor Jenis N dan Jenis P sesudah Tersambung 3. Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p yang
mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang. Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan negatif. Pada saat yang sama. hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada pada semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini berkurang. Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif.
Gambar 2.12 Daerah Deplesi (Depletion region) Pada Sambungan Semikonduktor 4. Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region)
dengan jarak huruf W.
5. Elektron yang difusi ke p akan mengisi holes yang ada di daerah junction layer p sehingga daerah tersebut menjadi intrinsik. Begitu pula holes yang difusi ke n akan menarik elektron didaerah junction layer n, sehingga daerah tersebut
menjadi daerah intrinsik di bagian junction n dan p, dan daerah junction ini disebut depletion layer.
6. Dikarenakan adanya perbedaan muatan positif dan negatif di daerah deplesi, maka timbul dengan sendirinya medan listrik internal E dari sisi positif ke sisi negatif, yang mencoba menarik kembali hole ke semikonduktor p dan elektron ke semikonduktor n. Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan perpindahan hole maupun elektron pada awal terjadinya daerah deplesi (nomor 1 di atas).
Gambar 2.13 menunjukkan garis medan listrik (E) pada sambungan semikonduktor.
Gambar 2.13 Garis Medan Listrik E pada Sambungan Semikonduktor 7. Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan pn berada pada titik setimbang,
yakni saat di mana jumlah hole yang berpindah dari semikonduktor p ke n dikompensasi dengan jumlah hole yang tertarik kembali kearah semikonduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan jumlah elektron yang berpindah dari smikonduktor n ke p, dikompensasi dengan mengalirnya kembali elektron ke semikonduktor n akibat tarikan medan listrik E. Dengan kata lain, medan listrik E mencegah seluruh elektron dan hole berpindah dari semikonduktor yang satu ke semikonduktor yang lain. Pada sambungan dioda pn inilah proses konversi cahaya matahari menjadi listrik terjadi. Gambar 2.14 menunjukkan proses aliran arus listrik pada sambungan pn.
Gambar 2.14 Proses Aliran Arus Listrik Pada Sambungan P-N
Elektron eksitasi yang dihasilkan oleh bagian p akan tertarik menuju ke bagian n karena medan listrik yang ada di depletion layer. Hal ini menyebabkan tegangan bagian n menjadi lebih negatif dan bagian p menjadi lebih positif.
Perbedaan potensial antara p dan n ini dapat di manfaatkan energinya dengan menyalurkan melalui beban resistor beban. Untuk keperluan sel surya, semikonduktor n berada pada lapisan atas sambungan p yang menghadap kearah datangnya cahaya matahari, dan dibuat jauh lebih tipis dari semikonduktor p, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke permukaan sel surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan semikonduktor p. Gambar 2.15 menunjukkan garis penyerapan cahaya matahari pada sel surya.
Gambar 2.15 Electron-hole photogeneration Pada Sambungan Semikonduktor Cahaya matahari dengan panjang gelombang (dilambangkan dengan simbol λ
“lambda”) yang berbeda, membuat fotogenerasi pada sambungan pn berada pada bagian sambungan pn yang berbeda pula.Spektrum merah dari cahaya matahari yang memiliki panjang gelombang lebih panjang, mampu menembus daerah deplesi hingga terserap di semikonduktor p yang akhirnya menghasilkan proses fotogenerasi di sana. Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek hanya terserap di daerah semikonduktor n. Selanjutnya, dikarenakan pada sambungan pn terdapat medan listrik E, elektron hasil fotogenerasi tertarik ke arah semikonduktor n, begitu pula dengan hole yang tertarik ke arah semikonduktor p. Apabila rangkaian kabel dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka elektron akan mengalir melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke kabel, lampu tersebut menyala dikarenakan mendapat arus
listrik, dimana arus listrik ini timbul akibat pergerakan elektron.
Pada umumnya, untuk memperkenalkan cara kerja sel surya secara umum, ilustrasi di bawah menjelaskan segalanya tentang proses konversi cahaya matahari menjadi energi listrik.
Gambar 2.16 Proses konversi cahaya matahari menjadi energi listrik
2.2.5 Karakteristik Modul Surya
Kinerja sel surya yang terbaik ditunjukkan oleh karakteristik arus tegangan.
Oleh karena itu, penting untuk mengetahui tegangan output (V) dan arus keluaran (I) dan bagaimana mereka bervariasi untuk hubungan satu sama lain. Daya (P) yang diproduksi oleh sel surya adalah produk dari tegangan (V) dan arus (I) untuk karakteristik operasi tertentu (PNPM Mandiri : 31).
Kinerja modul surya digambarkan dengan karakteristik kurva I-V atau kurva arus listrik (I) terhadap tegangan (V). Modul surya akan menghasilkan arus listrik maksimum apabila tidak ada komponen tahanan (R) pada rangkaian, dengan kata lain kutub positif dan kutub negatif dihubungsingkatkan. Arus maksimum biasa disebut sebagai arus hubung singkat (Isc) dimana terjadi pada saat tegangan modul surya sama dengan nol (V = 0).
Sebaliknya tegangan maksimum dihasilkan pada saat rangkaian tidak terhubung. Tegangan ini disebut sebagai tegangan terbuka (Voc), pada kondisi tahanan R sangatlah besar dan tidak ada sama sekali arus yang mengalir karena rangkaian listrik tidak terhubung atau dengan kondisi terbuka. Besaran daya listrik dengan satuan Watt didapatkan dengan cara mengalikan tegangan dan arus listrik (Watt = Volt x Ampere). Daya maksimum umumnya disebut dengan daya puncak dengan notasi mp, jadi arus listrik pada posisi maksimum dituliskan sebagai Imp dan
tegangan sebagai Vmp. Kurva arus-tegangan setiap produk modul surya haruslah dibuat pada kondisi standar intensitas cahaya matahari dan temperatur modul surya, dikarenakan keluaran daya dari modul surya ini sangatlah tergantung kepada intensitas cahaya matahari yang jatuh di permukaan modul surya akan semakin besar arus listrik yang dihasilkan, dengan kata lain intensitas cahaya matahari berbanding lurus dengan keluaran arus listrik, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.17.
Gambar 2.17 Pengaruh tingkat radiasi pada I-V sel surya Sedangkan temperatur modul surya akan berbanding terbalik dengan keluaran tegangan yang dihasilkan, jadi semakin besar temperatur modul surya, tegangannya akan semakin menurun. Standar kurva I-V suatu modul surya dibuat pada kondisi intensitas cahaya 1000 W/m2 dan temperatur modul surya 25 derajat Celcius (Sudradjat, 2007 : 15).
1. Open circuit voltase (Voc)
Adalah kapasitas tegangan penuh yang dapat di capai pada titik adanya arus.
Pada kurva I-V, Voc adalah 21 volt, daya pada saat Voc adalah ) watt.Voc solar cell dapat di ukur di lapangan dalam berbagai macam keadaan. Opern ccircuit voltase dapat di ukur pada pagi hari dan sore hari.
2. Short circuit voltase (Isc)
Adalah keluaran penuh dari output solar cell, di bawah kondisi tidak ada resistansi atau short circuit. Pada kurva I-V menunjukan perkiraan arus 2,65 ampere. Daya pada Isc adalah 0 watt.
2.2.6 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Modul Surya
Lima hal utama yang mempengaruhi unjuk kerja/ performansi dari modul surya:
1. Bahan pembuatan solar cell 2. Resistansi Beban
Effisiensi paling tinggi adalah saat solar panel cell beroperasi dekat pada maximum power point.
3. Intensitas Cahaya Matahari
Semakin besar intensitas cahaya matahari secara proposional akan menghasilkan arus yang besar. Voltase adalah tidak berubah oleh bermacam-macam intensitas cahaya matahari.
4. Suhu solar cell panel
Sebagaimana suhu solar cell panel meningkat diatas standar suhu normal 25 derajat Celcius, efisiensi solar cell panel modul effisiensi dan tegangan akan berkurang.
5. Shading/ Teduh/ Bayangan
Shading adalah dimana salah satu atau lebih sel silikon dari solar cell panel tertutup dari sinar matahari. Shading akan mengurangan pengeluaran daya dari solar cell panel. Beberapa jenis solar cell panel module sangat terpengaruh oleh shading dibandingkan yang lain.
(Sumber:https://janaloka.com/5-faktor-yang-mempengaruhi-kinerja-solar-panel/)
2.3 Rangkaian Seri dan Pararel Sel Surya
Rangkaian yang terpasang pada solar cell seperti baterai tersusun secara seri dan paralel, umumnya setiap sel surya menghasilkan tegangan sebesar 0.45 ~ 0.5v arus listriknya 0.1a pada saat penyinaran matahari yang cerah. Perangkaian sel surya di susun seperti baterai seri agar tegangan yang di hasilkan meningkat (voltage) jika sel surya di pasang secara paralel bertujuan untuk meningkatkan arus (current).
Bila sel surya dihubungkan seri maka tegangan yang dibangkitkan akan semakin besar tetapi arus yang dibangkitkan tetap, sedangkan jika dihubungkan paralel maka arus yang dibangkitkan akan semakin besar tetapi tegangan yang dibangkitkan tetap, dan untuk mendapatkan arus dan tegangan yang besar kita bisa menyusun sel surya tersebut seri atau pararel tergantung kegunaannya.
Gambar 2.18 Rangkaian Sel Surya Seri dan Pararel
Agar dapat memperoleh sejumlah tegangan atau arus yang memadai, maka umumnya masing-masing sel surya dikonfigurasikan satu dengan lainnya baik secara hubungan seri ataupun secara pararel untuk membentuk suatu rangkaian sel surya yang disebut “Modul sel surya”. Sebuah modul sel surya umumnya terdiri dari 36 sel surya atau 33 sel, dan 72 sel. Beberapa modul sel surya dihubungkan seri atau paralel untuk membentuk satu rangkaian yang disebut “Panel sel surya” , sedangkan jika modul sel surya dihubungkan secara baris dan kolom disebut “Array sel surya”.
Gambar 2.19 Bentuk sel, Modul/Panel dan Array dari sel surya
2.4 Efisiensi Sel Surya
Efisiensi konversi adalah perbandingan antara daya yang dapat diperoleh sebuah sel surya dengan daya yang diterima dari cahaya matahari. Energi cahaya yang diterima oleh sel surya dapat diubah menjadi energi listrik. Semakin besar energi cahaya yang diserap maka semakin besar energi listrik yang dapat di hasilkan. Maka konversi energi inipun memiliki nilai efisiensi didalam nya. Efisiensi keluaran
maksimum (ɳ) didefinisikan sebagai presentase keluaran daya optimum terhadap energi cahaya yang digunakan (Amalia,Satwiko, 2010 :160).
Daya listrik yang dihasilkan sel surya ketika mendapat cahaya diperoleh dari kemampuan perangkat sel surya tersebut untuk memproduksi tegangan ketika diberi beban dan arus melalui beban pada waktu yang sama. Kemampuan ini dapat direpresentasikan dalam kurva arus-tegangan (I-V).
Gambar 2.20 Kurva Karakteristik I-V pada Sel Surya
Ketika sel dalam kodisi short circuit, arus maksimum atau arus short circuit (Isc) dihasilakan, sedangkan pada kondisi open circuit tidak ada arus yang dapat mengalir sehingga tegangannya maksimum. Disebut tegangan open-circuit(Voc). Titik pada kurva I-V yang menghasilkan arus dan tegangan maksimum disebut titik daya maksimum (MPP).
η = 𝑃𝑃𝑚𝑎𝑥
𝑐𝑎ℎ𝑎𝑦𝑎
Dimana :
η = Efisiensi sel surya (%)
𝑃𝑚𝑎𝑥 = Daya yang dihasilkan oleh sel surya (watt) 𝑃𝑐𝑎ℎ𝑎𝑦𝑎 = Daya dari cahaya yang datang (watt)
(2.1)
Efisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel (P MAX ) dibagi dengan daya dari cahaya yang datang (P Cahaya ). Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran global dalam menentukan kualitas performansi suatu sel surya.
Sebelum mengetahui berapa nilai daya sesaat yang dihasilkan kita harus mengetahui daya yang diterima (Input), dimana daya tersebut adalah perkalian antara intensitas radiasi matahari yang diterima dengan luas PV module dengan persamaan (Muchammad,2010).
𝑃𝑖𝑛 = Ir x A (2.2)
Dimana :
𝑃𝑖𝑛= daya yang diterima akibat irradiance matahari (watt) Ir = Intensitas Cahaya (W/𝑚2 )
A = Luas permukaan sel surya (𝑚2)
Sedangkan untuk besarnya daya solar cell (𝑃𝑜𝑢𝑡 ) yaitu perkalian tegangan rangkaian terbuka (𝑉𝑜𝑐), Arus hubung singkat (𝐼𝑠𝑐), dan Fill Factor (FF) yang dihasilkan oleh sel Photovoltaic dapat dihitung dengan rumus :
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑜𝑐 x 𝐼𝑠𝑐 x FF (2.3)
Dimana :
𝑃𝑜𝑢𝑡 = Daya yang dibangkitkan oleh sel surya (watt) 𝑉𝑜𝑐 = Tegangan rangkaian terbuka pada sel surya (volt) 𝐼𝑠𝑐 = Arus hubung singkat pada sel surya (ampere) FF = Fill Factor (faktor pengisi)
Nilai FF dapat diperoleh dari persamaan : 𝐹𝐹 = 𝑉𝑜𝑐 − 𝐼𝑛 (𝑉𝑜𝑐 + 0,72)
𝑉𝑜𝑐 +1 (2.4)
Dimana :
𝑉𝑜𝑐 = Tegangan rangkaian terbuka pada sel surya (volt)
Efisiensi yang terjadi pada sel surya adalah merupakan perbandingan daya yang dapat dibangkitkan oleh sel surya dengan energi input yang diperoleh dari irradiance matahari. Efisiensi yang digunakan adalah efisiensi sesaat pada pengambilan data.
2.5 Menghitung Efisiensi Sel Surya
Efisiensi pada panel surya merupakan ukuran keluaran daya listrik panel surya (dalam watt) dibandingkan dengan luas permukaannya. Umumnya, semakin tinggi efisiensi sebuah panel surya, semakin banyak daya yang bisa Anda dapatkan dari panel surya tersebut.
Mengetahui efisiensi panel menjadi penting karena dapat membantu anda dalam memilih panel surya yang tepat untuk sistem panel surya Anda. Untuk areal pemasangan yang memiliki lahan sempit, diperlukan efisiensi pada panel surya yang lebih tinggi, sehingga dapat memaksimalkan produksi daya yang dihasilkan.
Berikut beberapa langkah mudah dalam menghitung efisiensi pada panel surya yang akan anda gunakan. Sehingga dapat membantu anda menentukan jenis panel surya yang ingin anda gunakan:
1. Temukan Pmax
Untuk mengetahui efisiensi panel surya yang akan anda gunakan, terlebih dahulu anda harus mengetahui berapa Pmax (daya keluaran maksimal) yang terdapat pada produk yang akan anda gunakan. Untuk menemukan spesifikasi ini, cukup lihat di brosur atau stiker spesifikasi teknis yang ditempel pada bagian belakang panel surya.
Rumus Pmax= Vmp x Imp
Jika anda kesulitan menemukan Pmax, nilai ini juga bisa didapat dari perkalian Tegangan Operasi Optimal (Vmp) dengan Arus Operasi Optimal (Imp).
Sebagai contoh, sebuah panel surya dengan daya 200, memiliki Pmax 200,51 watt, yang didapat dari Vmp sebesar 38,12 V dan Imp sebesar 5,26 A.
Keterangan Vmp dan Imp ini, pasti akan selalu ada di brosur ataupun stiker produk panel surya.
2. Temukan besaran dimensi panel surya
Setiap panel surya memiliki dimensi yang berbeda, sesuai dengan desain masing-masing pabrikan. Perbedaan ini dapat memiliki selisih mulai dari mm hingga cm. Anda dapat menemukan dimensi ini pada brosur atau stiker yang terpasang di belakang panel surya.
Semakin besar efisiensi pada panel surya, maka semakin tinggi produksi energi listrik yang dihasilkan. Semakin besar efisiensi sebuah panel surya, maka semakin efektif penggunaan ruang anda untuk pemasangan panel surya.
Penentuan dimensi dapat dihitung berdasarkan spesifikasi produk yang terdapat pada panel surya. Sebagai contoh, sebuah produk panel surya 200 Wp dapat memiliki dimensi dengan ukuran kurang lebih, 1,250 meter panjang dan 0,975 meter lebar. Sehingga secara keseluruhan, panel surya 200 Wp tipe ini memiliki luas 1,218 meter².
Rumus dimensi : Panjang x Lebar (dalam meter)
Setiap panel surya memiliki dimensi yang berbeda sesuai dengan standar desain dari masing-masing pabrikan. Tidak ada panel surya yang memiliki
dimensi secara benar-benar sama. Sehingga sangat penting bagi pengguna untuk mengetahui masing-masing karakter panel surya yang digunakan, secara mendetail.
3. Lakukan perhitungan efisiensi
Setelah anda menemukan Pmax (dalam watt) dan dimensi (dalam meter), maka satu koefisien yang harus anda ketahui adalah incident radiation flux dalam standard test conditions (STC).
Incident radiation flux adalah jumlah sinar matahari yang diterima permukaan bumi dengan satuan W/m². Sedangkan STC adalah kondisi pengujian kinerja panel surya utama yang digunakan oleh kebanyakan produsen dan badan pengujian.
STC merupakan standar industri untuk menunjukkan kinerja panel surya dengan ketentuan suhu sel 25 ° C dan radiasi 1000 W / m² dengan spektrum massa 1,5 (AM1.5) . Hal ini sesuai dengan radiasi dan spektrum kejadian sinar matahari pada hari yang cerah pada kemiringan permukaan 37°
yang menghadap matahari dengan sudut 41,81° di atas cakrawala.
Kondisi ini kurang lebih mewakili matahari pada siang hari di dekat equinoxes, biasanya terjadi pada musim semi dan musim gugur di daratan Amerika Serikat, dengan permukaan sel yang mengarah langsung ke matahari. Namun, kondisi ini jarang ditemui di dunia nyata. Pengukuran kinerja berbasis STC, umum diterapkan dalam tes flash oleh seluruh produsen-produsen profesional industri panel surya.
Setelah anda mengetahui incident radiation flux sebesar 1000 W / m², maka masukkan semua komponen perhitungan ke dalam rumus. Dimana Pmax adalah daya keluaran maksimal, pada contoh sebesar 200,51 watt. Dan Ac atau dimensi panel surya, pada contoh sebesar 1,218 m². Maka didapat efisiensi sebesar panel surya 200 wp yang ada tersebut memiliki efisiensi 16,46%, yang berarti jika dibandingkan dengan produk setipe dan sejenis di pasaran yang hanya memiliki efisiensi <16%, dapat dikatakan contoh panel surya diatas adalah baik.
2.6 Solar Charge Controller
Charge Controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur
arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian - karena baterai sudah 'penuh') dan kelebihan voltase dari panel surya / solar cell. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai. Charge controller menerapkan teknologi Pulse width modulation (PWM) untuk mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban. Beberapa fungsi detail dari charge controller adalah sebagai berikut:
1. Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari overcharging, dan overvoltage.
2. Mengatur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak 'full discharge', dan overloading.
3. Monitoring temperatur baterai
Charge controller yang baik biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel surya / solar cell berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan baterai. Charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.
Gambar 2.21 Solar Charge Controller
Solar charge controller yang baik biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila battery sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel surya / solar cell berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan batere. Solar charge controller akan mengisi battery sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.
Gambar 2.22 Modul Rangkaian Solar Charge Controller
Charge Controller biasanya terdiri dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output panel surya / solar cell, 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan baterai / aki dan 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan beban ( load ). Arus listrik DC yang berasal dari battery tidak mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada 'diode protection' yang hanya melewatkan arus listrik DC dari panel surya / solar cell ke baterai, bukan sebaliknya.
Charge Controller bahkan ada yang mempunyai lebih dari 1 sumber daya, yaitu bukan hanya berasal dari matahari, tapi juga bisa berasal dari tenaga angin ataupun mikro hidro. Di pasaran sudah banyak ditemui charge controller 'tandem' yaitu mempunyai 2 input yang berasal dari matahari dan angin. Untuk ini energi yang dihasilkan menjadi berlipat ganda karena angin bisa bertiup kapan saja, sehingga keterbatasan waktu yang tidak bisa disuplai energi matahari secara full, dapat disupport oleh tenaga angin. Bila kecepatan rata-rata angin terpenuhi maka daya listrik per bulannya bisa jauh lebih besar dari energi matahari. Ada dua jenis teknologi yang umum digunakan oleh solar charge controller, yaitu :
1. PWM (Pulse Wide Modulation) seperti namanya menggunakan lebar pulse dari on dan off elektrikal, sehingga menciptakan seakan-akan sine wave electrical form dan
2. MPPT (Maximun Power Point Tracker), yang lebih efisien konversi DC to DC (Direct Current). MPPT dapat mengambil daya maksimal dari panel surya.
MPPT charge controller dapat menyimpan kelebihan daya yang tidak digunakan oleh beban ke dalam baterai, dan apabila daya yang dibutuhkan beban lebih besar dari daya yang dihasilkan oleh panel surya, maka daya dapat diambil dari baterai.
Solar charger controller, adalah komponen penting dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
(Sumber:http://panelsuryaindonesia.com/peralatan-panel-surya/35-solar-charge- controller)
Fungsi dan fitur Solar Charge Controller:
1. Saat tegangan pengisian di baterai telah mencapai keadaan penuh, maka controller akan menghentikan arus listrik yang masuk ke dalam baterai untuk mencegah pengisian yang berlebihan. Dengan demikian ketahanan baterai akan jauh lebih tahan lama. Di dalam kondisi ini, listrik yang tersuplai dari Panel Surya akan langsung terdistribusi ke beban / peralatan listrik dalam jumlah tertentu sesuai dengan konsumsi daya peralatan listrik.
2. Saat tegangan di baterai dalam keadaan hampir kosong, maka controller berfungsi menghentikan pengambilan arus listrik dari baterai oleh beban / peralatan listrik. Dalam kondisi tegangan tertentu ( umumnya sekitar 10% sisa tegangan di baterai ) , maka pemutusan arus beban dilakukan oleh controller. Hal ini menjaga baterai dan mencegah kerusakan pada sel – sel baterai. Pada kebanyakan model controller, indikator lampu akan menyala dengan warna tertentu ( umumnya berwarna merah atau kuning ) yang menunjukkan bahwa baterai dalam proses pengisian. Dalam kondisi ini, bila sisa arus di baterai kosong (dibawah 10%), maka pengambilan arus listrik dari baterai akan diputus oleh controller, maka peralatan listrik / beban tidak dapat beroperasi. Pada controller tipe – tipe tertentu dilengkapi dengan digital meter dengan indikator yang lebih lengkap, untuk memonitor berbagai macam kondisi yang terjadi pada sistem pembangkit listrik tenaga surya tersebut.
2.6.1 Prinsip Kerja Solar Charge Controller
Prinsip kerja Solar Charge Controller terbagi menjadi dua yaitu pada saat mode charging dan mode operation, sebagai berikut:
1. Mode Charging
Adalah pengisi baterai dan menjaga pengisian jika baterai sudah mulai penuh.
Dalam mode charging, umumnya baterai diisi dengan metoda three stage charging:
a) Fase bulk yaitu baterai akan di-charge sesuai dengan tegangan setup (bulk - antara 14.4 - 14.6 Volt) dan arus diambil secara maksimum dari panel surya /
solar cell. Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absorption.
b) Fase absorption yaitu pada fase ini, tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk, sampai solar charge controller timer (umumnya satu jam) tercapai, arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai.
c) Fase float yaitu baterai akan dijaga pada tegangan float setting, beban yang terhubung ke baterai dapat menggunakan arus maksimun dari panel surya / solar cell pada stage ini
2. Mode Operation
Adalah Penggunaan baterai ke beban, baterai ke beban akan diputus jika baterai sudah mulai 'kosong'. Pada mode ini apabila ada over-discharge ataun over-load, maka baterai akan dilepaskan dari beban, hal ini berguna untuk mencegah kerusakan dari baterai.
2.7 Baterai
Pada tahun 1938, arkeolog Wilhelm Konig menemukan beberapa pot tanah liat yang aneh saat menggali di Khujut Rabu, sekarang bernama Baghdad, Irak. Sebuah wadah yang memiliki panjang sekitar 5 inci (12,7 cm), berisi sebuah batang besi terbungkus tembaga berasal dari sekitar tahun 200 SM. Pengujian menunjukkan bahwa bejana tersebut dulu pernah diisi dengan zat asam seperti cuka atau anggur, yang membuat Konig percaya bahwa bejana ini merupakan sebuah baterai kuno.
Sejak penemuan tersebut, para ilmuan telah menghasilkan replika pot yang sebenarnya mampu menghasilkan muatan listrik. “Baterai Baghdad” tersebut mungkin telah digunakan untuk ritual agama, tujuan pengobatan , atau bahkan elektroplating.
Pada tahun 1799, fisikawan Italia Alessandro Volta menciptakan baterai pertama dengan susunan lapisan seng, karton atau kain, dan perak yang direndam di air garam. Pengaturan ini yang biasa disebut dengan tumpukan volta, tetapi ini bukanlah perangkat pertama untuk menciptakan listrik. Hal yang pertama adalah memancarkan listrik yang stabil dan arus yang tahan lama. Namun, ada beberapa kelemahan dari penemuan Mr.Volta ini dimana ketinggian lapisan bisa ditumpuk terbatas karena berat tumpukan akan membuat air garam keluar dari karton atau kain. Selain itu,
cakram logam juga cenderung cepat korosi sehingga memperpendek umur baterai.
Meskipun masih terdapat kekurangan, namun satuan gaya gerak listrik yang digunakan hingga saat ini tetaplah menggunakan kata “Volt”. Hal ini untuk menghormati prestasi Mr.Volta.
Terobosan berikutnya dalam teknologi baterai datang pada tahun 1836 ketika kimiawan Inggris, John Frederick Daniell menemukan sel Daniell. Pada awal baterai ini, piring tembaga ditempatkan di bagian bawah wadah kaca dan larutan sulfat tembaga dituangkan di atas piring mengisi setengah wadah kaca. Kemudian pelat seng digantung di dalam sebuah wadah lalu larutan sulfat seng ditambahkan. Karena tembaga sulfat lebih padat daripada seng sulfat maka larutan seng melayang di atas larutan tembaga dan dikelilingi oleh lempengan seng. Kabel yang terhubung ke plat seng mewakili terminal negatif, sedangkan yang terhubung pada pelat tembaga adalah terminal positif. Tentu saja, pengaturan ini tidak akan berfungsi dengan baik dalam senter, tetapi untuk aplikasi stasioner ini bekerja dengan baik. Bahkan, sel Daniell adalah cara yang umum digunakan untuk memberi listrik pada bel pintu dan telepon sebelum generasi listrik disempurnakan.
Pada tahun 1898, Colombia Dry Cell menjadi yang pertama baterai komersial yang tersedia dijual di Amerika Serikat. Produsen, Perusahaan Karbon Nasional, kemudian menjadi Perusahaan Baterai Eveready, yang memproduksi merek Energizer (Sumber:https://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-baterai/)
Baterai merupakan salah satu komponen yang digunakan pada sistem solar cell yang dilengkapi dengan penyimpanan cadangan energi listrik. Baterai memiliki fungsi untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dalam bentuk energi arus searah. Energi yang disimpan pada baterai berfungsi sebagai cadangan (back up), yang biasanya dipergunakan pada saat panel surya tidak menghasillcan energi listrik, contohnya pada saat malarn hari atau pada saat cuaca mendung, selain itu tegangan keluaran ke sistem cenderung lebih stabil.
Satuan kapasitas energi yang disimpan pada baterai adalah ampere hour (Ah), yang diartikan arus maksimum yang dapat dikeluarkan oleh baterai selarna satu jam.
Namun dalam proses pengosongan (discharger), baterai tidak boleh dikosongkan hingga titik maksimumnya, hal ini dikarenakan agar baterai dapat bertahan lebih lama usia pakainya (life time), atau minimal tidak mengurangi usia pakai yang
ditentukan dan pabrikan. Batas pengosongan dan baterai sering disebut dengan istilah depth of discharge (DOD), yang dinyatakan dalam satuan persen, biasanya ditentukan sebesar 80%.
Banyak tipe dan klasifikasi baterai yang diproduksi saat ini, yang masing-masing memiliki desain yang spesifik dan karakteristik performa berbeda sesuai dengan aplikasi khusus yang dikehendaki. Pada sistem solar cell jenis baterai lead-acid lebih banyak digunakan, hal ini dikarenakan ketersediaan ukuran (Ah) yang ada lebih banyak, lebih murah, dan karateristik performanya yang cocok. Pada beberapa kondisi kritis, seperti kondisi temperatur rendah digunakan baterai jenis nickelcadmium, namun lebih mahal dan segi pernbiayaanny (Setiawan, 2013 ).
Gambar 2.23 Baterai
Menurut pemakaian baterai dapat digolongkan ke dalam 2 jenis:
1. Stationary ( tetap )
2. Portable (dapat dipindah-pindah)
Baterai pada skripsi berfungsi sebagai media penyimpanan muatan yang bersumber dari sel surya, selain itu menjadi sumber cadangan saat sel surya tidak bekerja dengan optimal. Sebagai media penyimpanan muatan, batere dianggap beban bagi sel surya namun saat menggantikan peran sel surya, batere akan berfungsi sebagai sumber DC, sedangkan untuk sumber bagi beban AC, batere membutuhkan inverter untuk mengonversi tegangan DC menjadi AC. Setiap baterai memiliki setidaknya empat komponen:
1. Anoda atau elektroda positif adalah elektroda reduksi, ini menghubungkan elektron dengan rangkaian eksternal dan teroksidasi selama discharging. Biasanya anoda menggunakan metal atau campuran tetapi juga hydrogen juga digunakan.
2. Katoda atau elektroda negatif adalah elektroda oksidasi. Katoda menerima elektron dari rangkaian eksternal dan diredukasi selama discharging. Biasanya
menggunakan metallic oxide atau sulfide tetapi juga menggunakan oksigen.
3. Elektrolit (konduktor ionik) dimana menyediakan media untuk transfer muatan sebagai ion-ion didalam cell antara anoda dan katoda. Elektrolit dapat berupa sebuah non-conductor dari elektron untuk menghindari self discharge dari cell.
Larutan asam belerang (Sulfuric Acid = H2S04) untuk baterai asam (Lead Acid Storage Battery) dan untuk baterai alkali adalah larutan alkali (Potassium Hydroxide) yang terdiri dari: Nickel-Iron Alkaline Battery (Ni-Fe battery) dan Nickel-Cadmium Alkaline Battery (Ni-Cd battery).
4. Pemisah/separator, yaitu suatu bahan isolator yang digunakan untuk memisahkan ekektroda positif (+) dan elektroda negatif (-) agar tidak terjadi hubung singkat antara elektroda tersebut. Pada separator terdapat lubang-lubang dan alur yang halus untuk memberi jalan terhadap sirkulasi elektrolit bahan separator biasanya dari ebonit dan serat gelas.
2.7.1 Prinsip Kerja Baterai
Saat baterai di-charge penuh, terdapat kelebihan elektron pada anoda, yang memberikan muatan negatif dan terjadi defisit pada katoda sehingga memberi muatan positif. Ketika rangkaian mengalirkan elektron yang berlebihan pada rangkaian eksternal, dari anoda dimana kehilangan muatan menuju katoda yang akan menerimanya, menetralisasi muatan positif. Aksi ini mengurangi beda potensial dari cell.
Ketika sel berlangsung sebagaimana ditunjukkan pada skema Gambar 2.24 Bila sel dihubungkan dengan beban maka elektron mengalir dari anoda melalui beban ke katoda, kemudian ion-ion negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda.
Gambar 2.24 Proses Pengosongan Pengisian (Discharge) Baterai
Ketika proses pengisian sebagaimana ditunjukkan pada skema gambar 2.25 dibawah ini adalah bila sel dihubungkan dengan power supply, dimana kutub positif dihubungkan ke elektroda positif (anoda) dan dan kutub negatif dihubungkan ke elektroda negatif (katoda) dan proses kimia yang terjadi adalah seperti gambar 2.25:
2.25 Proses Charge Baterai Proses kimia yang terjadi adalah :
1. Ion-ion negatif mengalir dari katoda ke anoda 2. Ion-ion positif mengalir dari anoda ke katoda
(Sumber:www.teknikelektronika.com)
2.8 Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya. Sinyal input mikrokontroler berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan sedangkan sinyal output ditujukan kepada aktuator yang dapat memberikan efek ke lingkungan. Jadi secara sederhana mikrokontroler dapat diibaratkan sebagai otak dari suatu perangkat/produk yang mempu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya.
Mikrokontroler pada dasarnya adalah komputer dalam satu chip, yang di dalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur Input/Output (I/O) dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi mikrokontroler pada umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz. Begitu juga kapasitas RAM dan ROM pada PC yang bisa mencapai orde Gbyte.
