SEL FOTOVOLTAIK ALIRAN KONTINU DARI SISTEM
KI/KI3 DENGAN MEMBRAN KERAMIK SEBAGAI PEMISAH
Skripsi Sarjana Kimia
Oleh
Diana Vanika
BP : 0910412033
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
SEL FOTOVOLTAIK ALIRAN KONTINU DARI SISTEM
KI/KI3 DENGAN MEMBRAN KERAMIK SEBAGAI PEMISAH
Oleh
Diana Vanika
BP : 0910412033
Skripsi diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Andalas
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
i
ABSTRAK
SEL FOTOVOLTAIK ALIRAN KONTINU DARI SISTEM KI/KI3
DENGAN MEMBRAN KERAMIK SEBAGAI PEMISAH
Oleh:
Diana Vanika (BP : 0910412033)
Dibimbing oleh Prof. Dr. Admin Alif dan Olly Norita Tetra, M.Si
Penelitian sel fotovoltaik aliran kontinu dari sistem KI/KI3 dengan membran keramik sebagai pemisah telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja sel fotovoltaik dalam menghasilkan arus listrik serta melihat pengaruh konsentrasi larutan elektrolit KI dan pengaruh waktu penyinaran. Arus dan tegangan diukur dalam dua kondisi, yaitu di dalam dan di luar ruangan (pada pukul 10.00-14.00 WIB). Hasil penelitian menunjukkan bahwa arus dan tegangan adalah optimum pada konsentrasi larutan elektrolit KI 0,125 N pada pukul 12.00 WIB. Nilai parameter-parameter luaran sel surya yang diperoleh dari kurva hubungan arus terhadap tegangan (I-V) adalah arus rangkaian pendek, tegangan rangkaian terbuka, arus maksimum, tegangan maksimum, dan fill factor berturut-turut untuk di dalam ruangan, yaitu 1,2 mA, 85,3 mV, 0,83 mA, 60,7 mV, 0,492, dan untuk di luar ruangan yaitu 1,5 mA, 103,4 mV, 0,77 mA, 49,0 mV, 0,243. Daya maksimum yang bisa digunakan di dalam ruangan memiliki nilai yang lebih besar dari pada di luar ruangan, yaitu sebesar 50,361 mWatt dan 37,689 mWatt.
iv
2.3 Sel Surya Fotoelektrokimia ... 6
2.4 Mekanisme Konversi Sel Fotoelektrokimia ... 7
2.5 Karbon ... 8
2.6 Larutan Elektrolit Kalium Iodida/ Kalium Triiodida ... 9
2.7 Membran Keramik ... 10
2.8 Karakteristik Pada Sel Fotovoltaik (Kurva I-V) ... 10
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 12
3.1 Waktu Penelitian ... 12
3.2 Alat dan Bahan ... 12
3.3 Prosedur kerja ... 12
3.3.1 Penyiapan Elektroda Karbon ... 12
3.3.2 Penyiapan Larutan Elektrolit (KI & KI3) ... 12
3.3.3 Pengukuran Arus dan Tegangan yang Dihasilkan Sel Fotovoltaik Aliran Kontinu dari Sistem KI/KI3 ... 13
v
3.3.5 Kestabilan Sel Fotovoltaik ... 13
3.3.6 Karakterisasi Arus Vs Tegangan Sel Fotovoltaik ... 13
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 14
4.1 Pengaruh Konsentrasi Larutan Elektrolit Terhadap Besar Arus dan Tegangan dari Sel Fotovoltaik ... 14
4.2 Penentuan Daya yang Dihasilkan Dari Sel Fotovoltaik Terhadap Variasi Konsentrasi Elektrolit KI ... 16
4.3 Pengaruh Penyinaran dan Waktu Penyinaran ... 17
4.4 Kestabilan Sel Fotovoltaik ... 17
4.5 Karakterisasi Arus Vs Tegangan ... 19
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 21
5.1 Kesimpulan………... 21
5.2 Saran………... 21
DAFTAR PUSTAKA... 22
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Sel Fotoelektrokimia ... 6
Gambar 2 (a) Level energi pada persambungan semikonduktor dan elektrolit sebelum kontak, (b) Sesudah kontak dan setimbang tanpa disinari ... 7 Gambar 3 Mekanisme Aliran Elektron pada Sel Fotoelektrokimia ... 8
Gambar 4 Struktur lapisan grafit ... 9
Gambar 5 Kurva hubungan I terhadap V ... 11
Gambar 6 Perangkat I-V ... 13
Gambar 7 Kurva pengaruh konsentrasi larutan elektrolit KI terhadap kuat arus (a) dalam ruangan; (b) luar ruangan ... 14
Gambar 8 Kurva pengaruh konsentrasi larutan elektrolit KI terhadap tegangan (a) dalam ruangan; (b) luar ruangan ... 15
Gambar 9 Kurva daya yang dihasilkan sel fotovoltaik tiap variasi konsentrasi elektrolit KI (a) dalam ruangan; (b) luar ruangan ... 16
Gambar 10 Kurva kestabilan sel fotovoltaik terhadap (a) arus; (b) tegangan ... 19
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Penentuan masa dari KI ... 24
Lampiran 2 Skema kerja ... 25
Lampiran 3 Gambar rangkaian alat sel fotovoltaik aliran kontinu sistem
KI/KI3 ... 26 Lampiran 4 Data hasil pengukuran kuat arus dan tegangan tiap variasi
konsentrasi ... 28
Lampiran 5 Data penentuan kestabilan sel fotovoltaik ... 30
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan terhadap energi saat ini semakin meningkat seiring dengan tingkat
kemajuan umat manusia, terutama energi listrik. Saat ini listrik bisa dikatakan
merupakan salah satu kebutuhan primer masyarakat, mulai dari perkotaan hingga
ke pelosok desa. Pemanfaatan energi konvensional seperti bahan bakar fosil
memiliki biaya operasional yang murah, tetapi sumbernya semakin berkurang dan
dapat menimbulkan polusi lingkungan hidup.Oleh karena itu, untuk memenuhi
kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat tersebut, berbagai upaya telah
dilakukan untuk mendapatkan energi alternatif seperti sel surya atau sel
fotovoltaik. Perangkat sel surya ini sangat menjanjikan untuk energi alternatif,
karena sel surya merupakan perangkat yang sangat tinggi efisiensinya dalam
mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Energi ini telah banyak
dimanfaatkan oleh belahan dunia lain dan jika diekploitasi dengan tepat, maka
energi ini akan mampu menyediakan kebutuhan energi dalam waktu yang
lama.1,2,3
Di Indonesia potensi energi surya sangat besar yaitu sekitar 4.8 KWh/m2 atau setara dengan 112.000 GWP yang didistribusikan sepanjang tahun. Kepulauan
Sulawesi, Papua, Nusa Tenggara, dan Maluku memiliki rata-rata penyinaran surya
yang lebih tinggi. Oleh karena itu, energi listrik alternatif untuk Indonesia perlu
dikembangkan dengan memanfaatkan sumber energi matahari. Hal ini dapat
dilakukan dengan menggunakan sel fotovoltaik.4
Sel fotovoltaik adalah suatu sistem konversi energi surya menjadi energi
listrik. Sel fotovoltaik ini bekerja berdasarkan efek fotovoltaik dimana foton dari
radiasi diserap kemudian diubah menjadi energi listrik. Efek voltaik sendiri adalah
peristiwa terciptanya muatan listrik dalam bahan sebagai akibat dari penyerapan
cahaya oleh bahan tersebut.1
Berdasarkan penelitian Mia (2011), dilaporkan bahwa nilai efisiensi
2
pasangan elektroda CuO tunggal/Stainless Steel dan CuO serabut/Stainless Steel
berdasarkan luas permukaan stainless steel dan luas permukaan anoda adalah
sebesar 1,77 x 10-3 watt/m2, 6,26 x 10-3 watt/m2, 3,96x10-3 watt/m2 dan 4,37x10-3 watt/m2. Dari penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan meningkatnya konsentrasi elektrolit, maka besar tegangan dan kuat arus yang dihasilkan juga
meningkat. Namun sel fotovoltaik ini hanya bisa digunakan selama beberapa hari
secara berturut-turut karena semakin lama pasangan elektroda akan teroksidasi
dan tidak dapat lagi menghasilkan arus.
Kemudian telah dilakukan juga penelitian oleh Nila (2012) dengan
mengganti larutan elektrolit dengan natrium sulfat dan elektroda Cu dengan C. Sel
fotovoltaik dengan menggunakan pasangan elektroda CuO/C ini dapat digunakan
lebih lama, tetapi arus yang dihasilkan masih kecil. Oleh karena itu, pada
penelitian ini akan dilakukan modifikasi agar arus yang dihasilkan lebih besar,
yaitu dengan menggunakan sel fotovoltaik aliran kontinu dari sistem KI/KI3 dengan membran keramik sebagai pemisah.
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah sistem KI/KI3 dapat digunakan dalam sel fotovoltaik? 2. Apakah membran keramik bisa digunakan dalam sel fotovoltaik?
3. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi larutan elektrolit KI3 terhadap arus yang dihasilkan dari sel fotovoltaik?
4. Bagaimana pengaruh waktu penyinaran terhadap kinerja sel fotovoltaik?
1.3 Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja sel fotovoltaik aliran kontinu
