4 BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Solar cell
Solar cell atau panel surya adalah konversi cahaya sinar matahari
menjadi listrik, baik secara langsung dengan menggunakan photovoltaic, atau tidak langsung dengan menggunakan tenaga surya terkonsentrasi sehingga menghasilkan tenaga listrik.
Solar panel sebagai sistem tenaga surya yang lebih efisien dan lebih
terjangkau untuk mengambil keuntungan dari manfaat ekonomi dan lingkungan. Solar panel tidak hanya digunakan rumah-rumah, panel surya digunakan dalam kawasan dan daerah terpencil seperti lokasi sekolah yang kekurangan listrik, masyarakat dan peralatan telekomunikasi dan pompa air.
2.2 Cara Kerja solar cell
Panel surya berfungsi untuk melewati efek fotolistrik dimana bahan – bahan tertentu menciptakan aliran listrik saat matahari bersinar di atasnya. Panel surya sendiri terdiri dari kristal silicon dimana setiap setengah didopin menjadi didopan yang berbeda untuk menghasilkan sebuah semikonduktor. Ketika matahari muncul di permukaan, panel surya menyediakan energi yang di butuhkan untuk semi konduktor untuk menghasilkan arus searah (DC).
5 Pada sel surya terdapat 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 dibuat dari kristal silikon dan terdapat juga sejumlah material lain ( umumnya posfor ) dalam batasan bahwa material tersebut dapat memberikan suatu kelebihan elektron bebas.
Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif, sehingga silikon paduan dalam hal ini disebut sebagai semikonduktor jenis-N ( Negatif ). Semikonduktor jenis-P juga terbuat dari kristal silikon yang didalamnya terdapat sejumlah kecil materi lain ( umumnya boron ) yang mana menyebabkan material tersebut kekurangan satu elektron bebas. Kekurangan atau hilangnya elektron ini disebut lubang ( hole ). Karena tidak ada atau kurangnya elektron yang bermuatan listrik negatif maka silikon paduan dalam hal ini sebagai semikonduktor jenis-P ( Positif). (sumber:Abdul Ayub 2003)
2.3 Termoelektrik
Termoelektrik (thermoelectric) adalah suatu fenomena konversi dari perbedaan temperatur menjadi energy listrik atau sebaliknya. Fenomena ini telah di kembangkan menjadi suatu modul sehingga dapat digunakan sebagai pembangkit listrik atau perangkat pendingin / pemanas.
Modul termoelektrik dapat berupa sebuah kepping berbentuk persegi dengan ketebalan tertentu.seperti pada gambar. Jika terdapat perbedaan temperature antara sisi yang satu dengan yang lainnya. Maka akan timbul tegangan listrik searah yang keluar dari modul tersebut. Sebaliknya, jika tegangan listrik searah diberikan ke modul tersebut. Sisi yang dingin dapat digunakan sebagai pendingin dan sisi yang panas dapat digunakan sebagai pemanas.
Dibandingkan dengan teknologi pendingin konvesional (berbasis refrigerant). Termoelektrik memiliki banyak kelebihan seperti : pemanas atau pendingin dapat di atur dengan mengubah arah arus listrik, sangat riingkas, tidak ada getaran, handal, tidak ada perawatan khusus, dan tidak
6 membutuhkan refrigerant. Namun kekurangan dari pendingin termoelektrik adalah koefisien kinerjanya relative sangat rendah.
Teknologi pendingin termoelektrik telah diterapkan di berbagai aplikasi seperti pendingin minuman dan pendingin elektronik. Selain itu juga termoelektrik diterapkan sebagai alat pengontrol temperatur pada sistem tertentu.
2.3.1 Sejarah Termoelektrik
Fenomena Termoelektrik awalnya ditemukan oleh fisikawan dari Jerman bernama Thomas Johann Seebeck pada tahun 1821. Seebeck mengamati bahwa jika ada dua bahan berbeda yang disambungkan ujung – ujungnya. Kemudian salah satu ujungnya di panaskan, maka aka nada arus listrik yang mengalir fenomena ini disebut dengan efek seebeck. Pada tahun 1834, peristiwa sebaliknya ditemukan oleh Jean Charles Peltier. Ketika arus listrik mengalir pada sambungan dua konduktor yang berbeda akan terjadi peristiwa penyerapan kalor (pendinginan) atau pembuangan kalor (pemanasan). Peristiwa ini dinamakan efek Peltier. Selain efek Seebeck dan efek Peltier,sebenarnya ada satu fenomena lagi yaitu efek Thompson. Fenomena merupakan peristiwa penyerapan atau pembuangan kalor ketika arus listrik mengalir pada material
gradient temperature. Efek Thompson ini seri kali di abaikan karena
sangat kecil di bandingkan dengan efek Seebeck dan efek Peltier. (Alit Putra I Putu. 2012)
2.3.2 Jenis – Jenis Termoelektrik (I Putu Alit Putra, 2012)
Gambar 2.16 Jenis-jenis Modules Termoelectric Sumber: www.ferrotec.com/products/thermal/modules.com
7 Pada penelitian ini penulis menggunakan termoelektrik jenis single
stage dengan type TEC1-12706, dengan spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 2.1 Spesifikasi TEC1-12706
`
Sumber:http://www.sunrom.com/p/thermoelectric-cooler-peltier-tec1-12706
2.4 Battery Charge Regulator
Battery Charge Regulator (BCR) mempunyai dua fungsi utama. Fungsi
utama sebagai titik pusat sambungan ke beban, modul sel surya dan baterai. Fungsi yang kedua adalah sebagai pengatur system agar penggunaan listriknya aman dan efektif, sehingga semua komponen-komponen system aman dari bahaya perubahan level tegangan. BCR yang digunakan adalah BCR dengan kapasitas arus 200A, dan tegangan 24V.
2.5 Baterai / Aki 2.5.1 Aki Basah
Aki jenis ini adalah yang paling umum dan sering di jumpai. Umumnya aki basah menggunakan wadah yang semi transparan sehingga cairan yang terdapat didalamnya dapat terlihat dengan jelas.
Cairan elektrolit yang diisikan biasanya disebut air aki atau air zuur (untuk aki yang baru). Yang berfungsi untuk meredam sel – sel aki, volume air aki terssebut harus selalu berada diatas batas minimal agar dapat tetap meredam sel - sel yang bberada di dalam wadah tersebut. Jika volume air kurang dari batas minimal maka sel penyimpanan arus akan teroksidasi dan berkarat.
8 Untuk menambah volume cairan tersebut cukup gunakan air destilasi, bukan air zuur perbedaan diantara keduanya dapat di lihat berdasarkan warna tutup botolnya. Umumnya Air zuur dikemas dalam botol dengan tutup berwarna merah, sedangkan air destilasi dikemas dalam botol dengan tutup berwarna biru.
2.5.2 Aki Kering
Aki kering merupakan bentuk pengembangan dari aki basah yang penggunaannya semakin popular. Secara fisik, perbedaanya dapat dilihat dari wadahnya yang berwarna gelap atau tidak transparan. Selain itu aki kering juga tidak memiliki lubang – lubang untuk mengisi air aki.
Cairan yang terdapat di dalamnya berbentuk gel, yang digunakan sebagai pengganti cairan elektrolit. Tingkat penguapan gel ini sangat minim. Dan saat menguap,uap tersebut tidak dibuang keluar, tetapi tetap tertampung didalam wadah, sehingga volumenya tetap terjaga. Dengan demikian , maka aki jenis ini tidak membutuhkan perhatian khusus atau umunya disebut Maintenance Free.
Kesimpulannya Aki basah membutuhkan perawatan, artinya perlu meluangkan waktu secara rutin untuk memeriksa ketinggian cairan tersebut tetap barada pada batas yang seharusya. Namun selain harganya yang lebih terjangkau, jika perawatan dilakukuan secara tepat dan teratur, aki basah cenderung memiliki umur yang lebih panjang jika di bandingkan dengan aki kering.
Di lain pihak, aki kering tidak membutuhkan perawatan khusus karena tidak dibutuhkannya penambahan cairan. Tetapi kepraktisan tersebut harus ditebus dengan harga yang lebih mahal dan umur pemakaian yang relatif singkat.(sumber:www.acc.co.id/news/read/239/)
2.6 Perhitungan COP TEC-12706 (Tri Ayodha
Ajiwiguna.2014..25-Maret-2015)
2.6.1 Koefisien Seeback
9
α =
ThV………..(2.1)
Dimana : α = Koefisien Seeback (V/K) V = Tegangan (V) Th = Temperatur Hot (K) 2.6.2 Hambatan ListrikUntuk mengetahui hambatan listrik kita dapat mnggunakan rumus:
R =
V Ix
(Th−∆T ) Th………(2.2)
Dimana : V = Tegangan (V) I = Arus (A) R = Hambatan Listrik (Ω) ΔT = Perbedaan Temperatur (K) Th = Temperatur Hot (K) 2.6.3 Hambatan ThermalUntuk mengetahui hambatan thermal kita dapat menggunakan rumus:
θ =
I .V∆Tx
(Th−∆T)2 (Th )………(2.3)
V = Tegangan (V) I = Arus (A) Θ = Hambatan Thermal (K/W) ΔT = Perbedaan Temperatur (K) T = Temperatur Hot (K)2.6.4 Kalor yang diserap sisi dingin
Untuk mengetahui kalor yang diserap sisi dingin kita dapat menggunakan rumus:
10 qc = ( α.I.Tc ) – ( ∆T/θ ) – ( I.R/2 )
= ( α.I.Tc ) – ((Th-Tc )/θ) – ( I.R/2 ) ……….(2.4)
Qc = Kalor yang disersap sisi dingin (Watt)
I = Arus (A)Tc = Temperatur cold (K) θ = Hambatan Thermal (K/W)
ΔT = Beda Temperatur (K) R = Hambatan Listrik (Ohm) α = Efek Seebeck ( K/V) 2.6.5 Daya
Untuk mengetahui daya kita dapat menggunakan rumus:
W = I.V (2.5)
W = Daya (Watt)
I = Arus (Ampere)
V = Tegangan (Volt)
2.6.6 COP
Untuk mengetahui COP kita dapat menggunakan rumus:
COP = qc / W ………...(2.6)
COP = Coefficient of performance
Qc = Kalor yang diserap disisi dingin (Watt) W = Daya (Watt)
2.6.7 Efisiensi Kinerja Termoelektrik
Untuk mengetahui Efisiensi kinerja termoelektrik kita dapat menggunakan rumus:
11
=
COPaCOPcTc = Temperatur Cold
Th = Temperatur Hot
