Percobaan 2 (Simulasi Modul PV)

All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
 31 views
of 7

Please download to get full document.

View again

Description
f
Share
Transcript
   Petunjuk Praktikum Dasar Konversi Energi Percobaan 2Karakteristik Modul Sel SuryaDengan Simulink Matlab 1.Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa akan dapat :1.Mengetahui sistem kerja sel surya.2.Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya denganmenggunakan program simulink Matlab.3.Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya akibat pengaruh radiasi surya dengan menggunakan program simulink Matlab. 2.Dasar Teori Sel-sel surya photovoltaic (PV) adalah diode semikonduktor yang didisain untuk menyerap cahaya matahari dan mengkonversinya menjadi listrik. Penyerapan cahayamatahari menghasilkan pembawa-pembawa minoritas bebas, yang menentukan arussel surya. Pembawa ini terkumpul dan terpisah oleh  junction diode, yang menentukantegangannya.Operasi dasar sel surya ditunjukkan pada gambar 1. Foton-foton cahaya diserapoleh bahan semikonduktor dan setiap foton yang diserap membangkitkan sepasangelektron-hole. Pembawa-pembawa minoritas yang dibangkitkan berdifusi ke  junction dimana mereka terkumpul. Jumlah pembawa yang terkumpul menentukan arusnya.Tegangan ditentukan oleh karakteristik   junction -nya. Gambar 1. Operasi sel surya Rangkaian ekivalen ditunjukkan pada gambar 2. Kurva karakteristik sel surya photovoltaic dapat ditentukan dengan pertama menghitung pembawa minoritasterkumpul dan kemudian secara terpisah menghitung karakteristik arus-tegangandiode. Superposisi dapat digunakan untuk mengkombinasikannya.  Percobaan Karakteristik Modul Sel Surya Dengan Simulink Matlab 5   Petunjuk Praktikum Dasar Konversi Energi Gambar 2. Rangkaian ekivalen sel surya Arus maksimum untuk sel surya tergantung pada lebar pita penyerapansemikonduktor dan spectrum surya. Setiap photon dengan energy lebih besar darilebar pita dapat diharapkan untuk membangkitkan satu pasang elektron-hole, yangmenyebabkan satu pembawa minoritas dapat terkumpul. Koefisien penyerapan bahansemikonduktor menentukan ketebalan yang diperlukan untuk menyerap cahaya suryadengan energy lebih besar dari celah pita. Sebagai contoh ketebalan silicon 0,5 mmakan menyerap 93 % dari cahaya surya dengan sebuah energy diatas lebar pitanya. 2.1 Junction p-n Sel-sel PV telah dibuat dengan bahan silicon (Si), gallium arsenide (GaAs),copper indium diselenide (CIS), cadmium telluride (CdTe), dan beberapa bahan lain.Bagian utama sel PV yaitu  junction p-n, atau ekivalen dengan  junction Schottky yangdiperlukan untuk memungkinkan pengaruh sel surya. Pemahaman  junction p-n adalah bagian penting dari pemahaman bagaimana sel PV mengkonversi cahaya mataharimenjadi listrik. Gambar 3 menunjukkan sebuah  junction p-n silicon. Gambar 3. Junction p-n menunjukkan lintasan dan difusi elektron dan hole. Junction tersebut terdiri dari sebuah layer Si tipe-n digabungkan dengan layer Sitipe-p, dengan sebuah struktur kristal Si murni membentang  junction tersebut.Hubungan diantara kerapatan hole (p), dan kerapatan elektron (n), pada setiap titik yang diberikan bahan adalah:np = n i2 Dimana n i adalah perkiraan kerapatan elektron atau hole dalam bahan intrinsic (tak murni). Saat kondisi tak murni, n ≅ N d dan p ≅ N a , dimana N d dan N a adalah kerapatantak murni donor dan acceptor.  Percobaan Karakteristik Modul Sel Surya Dengan Simulink Matlab 6    Petunjuk Praktikum Dasar Konversi Energi Analisa aliran elektron dan hole melewati junction merupakan pengembangan persamaan dioda: −     = 1kTqVexp0II dimana q adalah muatan elektron, k adalah konstanta Boltzman, T adalah suhu junction dalam K, dan V adalah tegangan luar melewati junction dari sisi-p ke sisi-n. 2.2Junction p-n teriluminasi Gambar 4 mengilustrasikan efek foton-foton pada area junction. Energi fotontersebut diberikan dengan persamaan: λ  hchv == e dimana λ adalah panjang gelombang foton, h adalah konstanta Planck (6,625x10 -34 J.s)dan c adalah kecepatan cahaya (3x10 8 m/s).Energi foton dalam elektron-volt (eV) menjadi 1,24/ λ , jika λ adalah dalam µ m(1eV=1,6x10 -19 J). Jika sebuah foton mempunyai energy yang sama atau melebihienergy lebar pita semikonduktor dari bahan  junction p-n, kemudian energy fotonmampu menciptakan pasangan elektron-hole (EHP). Untuk Si, lebar pita adalah1,1eV, jika panjang gelombang foton kurang dari 1,13 µ m di dekat daerah inframerah, maka foton akan mempunyai cukup energy untuk membangkitkan EHP. Gambar 4. Junction p-n diiluminasi menunjukkan geometri yang diinginkan dan kreasi pasanganelektron-hole. Meskipun foton-foton dengan energy lebih tinggi dari energy lebar pita dapat diserap,satu foton dapat mengkreasikan hanya satu EHP. Energi lebih dari foton dibuangsebagai panas. Bila foton memasuki sebuah bahan, intensitas beam (daya dalammedan gelombang) tergantung pada konstanta penyerapan panjang gelombang-bebas, α .Jumlah arus foton-terinduksi mengalir melewati junction dan rangkaian luar secara langsung sebanding dengan intensitas sumber foton. Catatan bahwa EHPdigerakkan melewati junction dengan adanya medan E (E-field), jadi hole bergerak kesisi-p dan melanjutkan untuk berdifusi ke arah kontak luar sisi-p. Dengan cara yangsama, elektron-elektron bergerak ke sisi-n dan melanjutkan untuk berdifusi ke kontak luar sisi-n.  Percobaan Karakteristik Modul Sel Surya Dengan Simulink Matlab 7    Petunjuk Praktikum Dasar Konversi Energi Pada titik ini, sebuah pengamatan penting dilakukan. Tegangan luar melewati diodeyang menyebabkan aliran arus saat tidak ada foton-foton, adalah positif dari p ke n.Arus dan tegangan diode didefinisikan dalam arah ini, dan diode didefinisikan berdasarkan konvensi tanda pasif. Dengan kata lain, ketika tidak ada foton-fotonmenimpa  junction , diode menghilangkan daya. Tetapi saat terdapat foton-foton, aliranarus terinduksi foton melawan arah pasif tersebut. Oleh karena itu, arus meninggalkanterminal positif, yang berarti bahwa alat tersebut membangkitkan daya. Ini adalahefek dari PV. Saat arus PV digabungkan dengan persamaan diode, menghasilkan persamaan: kTqV e0I-lI1kTqVe0I-lII ≅              −= Gambar 5 menunjukkan kurva I-V untuk sel PV ideal dan tipikal, mengasumsikan seltersebut mempunyai luas perkiraan 195 cm 2 . Sifat lain kurva I-V gambar 5, adalahadanya titik tunggal pada setiap kurva pada daya yang dikirim oleh sel adalahmaksimum. Titik ini disebut titik daya maksimum ( maksimum power point  ) dari sel.Dan gambar 6 adalah saat daya sell diplot terhadap tegangan sel. Gambar 5. Karakteristik I-V dari sel-sel PV ideal dengan level iluminasi yang berbeda.Gambar 6. Karakteristik P-V dari sel-sel PV dengan empat level iluminasi. 3.Daftar Peralatan  Percobaan Karakteristik Modul Sel Surya Dengan Simulink Matlab 8
Related Search
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks