JURNAL FLYWHEEL, Februari 2023, Vol 14  (1), 7-12 E-ISSN: 2745-7435 P-ISSN: 1979-5858
Analisis Kinerja Sel Surya Monocrystalline dan Polycrystalline di Kabupaten Sumbawa NTB
Mietra Anggara 1* , Widi Saputra 2 , 1),2), Teknik Mesin Universitas Teknologi Sumbawa Email: 1 mietra.anggara@uts.ac.id. 2 saputrawidi@gmail.com .

## A BSTRAK
Indonesia  merupakan  negara  dengan  potensi  energi  matahari  yang  cukup  baik,  letak  geografis  yang  berada  pada  garis khatulistiwa  membuat  Indonesia  mendapat  sinar  matahari  sepanjang  tahun.  Berdasarkan  data  dari  Dewan  Energi Nasional, potensi energi matahari di Indonesia mencapai 4,8 KWh/m 2 /hari, jumlah itu setara dengan 112.000 GWp jika dibandingkan  dengan  luas  lahan  di  Indonesia.  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  atau  sering  disebut solar photovoltaic  system merupakan  salah  satu  aplikasi  pemanfaatan  energi  surya  sebagai  sumber  energi  listrik.  PLTS memanfaatkan sel surya untuk mengubah energi matahari menjadi listrik dengan menggunakan prinsip efek photovoltaic. Secara umum terdapat dua jenis material yang digunakan dalam pembuatan sel surya, yaitu Crystalline Silicon , dan Thin Film .  Tipe Crystalline merupakan  generasi  pertama  dari  sel  surya  dan  merupakan  tipe  yang  paling  banyak  digunakan oleh  masyarakat.  kedua  panel  ini  memiliki  karakteriistik  yang  berbeda, monocrystalline memiliki  efisiensi  rata-rata sebesar  19%  sedangkan polycrystalline hanya  18%.  Pengaruh  intensitas  cahaya  terhadap  efisiensi  panel  surya  jenis monocrystalline dan polycrystalline terhadap  kondisi  radiaasi  di  suatu  daerah  sangat  berpengaruh  sehingga  perlu dilakukan  penelitian  pengembangan  didaerah  sumbawa.  Tujuan  dari  penelitian  ini  menganalisis  kinerja  sel  surya monocrystalline dan polycrystalline di  Sumbawa.  Variabel  yang  akan  diteliti  dalam  penelitian  ini  ada  sel  surya monocrystalline dan polycrystalline  50  wp. Hasil penelitian  menunjukkan Panel surya  tipe  monokristalin  memproduksi daya  listrik  lebih  besar  dibanding  panel  surya  polikristalin  pada  intensitas  yang  rendah  maupun  intensitas  yang  tinggi, dengan  selisih  rata-rata  4.91  Watt.  Panel  surya  tipe  monokristalin  menunjukan  efisiensi  sebesar  14%  sedangkan  panel surya polikristalin sebesar 12%.
Keywords Panel surya, kinerja, monocrystaline , Polycrystaline, Sumbawa Paper type Research paper

## PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara dengan potensi energi matahari yang cukup baik, letak geografis yang berada pada garis  khatulistiwa  membuat  Indonesia  mendapat  sinar  matahari  sepanjang  tahun.  Berdasarkan  data  dari  Dewan  Energi Nasional, potensi energi matahari di Indonesia mencapai 4,8 KWh/m 2 /hari, jumlah itu setara dengan 112.000 GWp jika dibandingkan  dengan  luas  lahan  di  Indonesia  (“Ketahanan  Energi  Indonesia  2015”,)[1]. Potensi  energi  yang  melimpah ini  belum  dikembangkan  secara  maksimal  oleh  pemerintah  Indonesia,  tercatat  Indonesia  baru  memanfaatkan  energi matahari  sekitar  48  MWp  [2].  Nilai  ini  masih  sangat  kecil  jika  dibandingkan  dengan  pemanfaatan  energi  fosil. Berdasarkan  data  dari  Handbook  of  Energy  and  Economics  Statistics  of  Indonesia  2016  (HEESI  2016)  minyak  bumi memasok  30,2  %  dari  penggunaan  energi  fosil  nasional,  disusul  batu  bara  24,8  %  dan  19,03%  oleh  gas  alam,  total penggunaan  energi  fosil  sebesar  74,14  %.  Salah  satu  cara  untuk  memanfaatkan  energi  matahari  ini  adalah  dengan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  atau  sering  disebut solar  photovoltaic  system merupakan  salah  satu aplikasi pemanfaatan energi surya sebagai sumber energi listrik. PLTS memanfaatkan sel surya untuk mengubah energi matahari  menjadi  listrik  dengan  menggunakan  prinsip  efek photovoltaic. Efek photovoltaic didefinisikan  sebagai  suatu fenomena  munculnya  voltase  listrik  akibat  kontak  dua  elektroda  yang  dihubungkan  dengan  sistem  padatan  atau  cairan saat di expose dibawah energi cahaya [3]. Efek photovoltaic ini pertama kali ditemukan oleh Henry Becquerel pada tahun 1839. Secara umum terdapat dua jenis material yang digunakan dalam pembuatan sel surya, yaitu Crystalline Silicon , dan Thin  Film .  Tipe Crystalline merupakan  generasi  pertama  dari  sel  surya  dan  merupakan  tipe  yang  paling  banyak digunakan oleh masyarakat. Crystalline silicon memiliki dua jenis panel utama, yaitu Monocrystalline Silicon ( m-Si), dan Polycrystalline Silicon (p-Si), kedua panel ini memiliki karakteriistik yang berbeda, monocrystalline  memiliki efisiensi rata-rata  sebesar  19%  sedangkan  polycrystalline  hanya  18%  [4].  Hal  inilah  yang  membuat monocrystalline memiliki harga  lebih  mahal.  Selain  itu  warna  absorber  dari  kedua  panel  juga  berpengaruh  terhadap  kinerja  panel  tersebut, polycrystalline memiliki  sel  berwarna  biru  yang  menyerap  panas  lebih  rendah  dibandingkan  sel  berwarna  gelap  pada monocrystalline. Panas  berlebih  yang  diterima monocrystalline dapat  mengurangi  performa  dan  efisiensi  dari  panel tersebut [5].
Dalam  penelitiannya  tentang  pengaruh  intensitas  cahaya  terhadap  efisiensi  panel  surya  jenis monocrystalline , melakukan penelitian dengan memvariasikan intensitas cahaya pada rentang 200 – 550 W/m2 pada temperatur ruang 25 0 C, didapatkan hasil bahwa intensitas cahaya  yang terlalu rendah atau terlalu tinggi menyebabkan efisiensi panel surya
menurun, hal ini disebabkan karena elektron dalam sel surya memiliki ambang batas untuk menyerap foton pada tingkat energi tertentu[6]. P enelitian selanjutnya tentang perbandingan performa panel surya monocrystalline dan polycrystalline pada kondisi iklim di Bursa, Turki. Hasil analisis menunjukan panel surya monocrystalline memiliki efisiensi lebih besar dari  panel polycrystalline pada  radiasi  rata-rata  sebesar  541.34  W/m 2 dan  rata-rata  suhu  lingkungan  sebesar  27.75 0 C dengan nilai efisiensi 6.65% dan 5.38% [7].
Dalam  studi  lainnya,  meneliti  tentang  performa  tiga  jenis  panel  surya,  yakni monocrystalline,  polycrystalline, dan amorphous  silicon pada  kondisi  iklim  Pulau  Pinang,  Malaysia  menggunakan solar  tracking. Dari  hasil  pengujian panel  surya polycrystalline menunjukan  performa  yang  lebih  baik  dari  panel monocrystalline dan amorphous  silicon dengan nilai efisiensi berturut - turut 7.52%, 6.64%, dan 1.43% pada intensitas cahaya 807.49 W/m2 [8]. Pada penelitian ini  akan  dilakukan  pengujian  terhadap  performa  panel  surya monocrystalline dan polycrystalline pada  kondisi  iklim  di kabupaten sumbawa dalam menganalisis performa dari panel surya.

## METODE

## Pendekatan Penelitian
Metode penelitian yang menjadi dasar dalam penulisan ini adalah mealui eksperimen yang berarti bahwa data-data yang diperoleh di lapangan baik (berupa pengamatan langsung di lapangan atau lisan) dokumen  maupun dalam bentuk lainnya  yang  berhubungan  dengan  judul  penelitian,  dianalisis  kemudian  diinterpretasikan  guna  mendapatkan penyelesaian dari permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini.

## Waktu dan Tempat
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  kawasan  perumahan  Baiti  Jannati  Kabupaten  Sumbawa  dengan  titik  koordinat 8 o 31’27.6”LS 117 o 26’52.7”BT.

## Alat dan Bahan
Alat ukur dan bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Pyranometer
Alat ini berfungsi untuk mengukur intensitas radiasi matahari pada bidang datar. Pyranometer memiliki sensor yang dapat mengukur densitas fluks radiasi matahari dalam satuan W/m 2 .
2. Multitester Digital / AVO Meter
Multitester atau AVO Meter adalah alat pengukur listrik yang dapat mengukur tegangan listrik (volt), arus listrik (current) , dan hambatan listrik (resistansi).
3. Temperature Data Logger
Temperature  data  logger digunakan  untuk  mengukur  suhu  lingkungan  dalam  interval  waktu  tertentu  secara kontinyu.
4. Panel Surya
Panel  surya  yang  diuji  adalah  panel  jenis polycrystalline  silicone dan monocrystalline  silicone dengan spesifikasi sebagai berikut: Tabel 1. Spesifikasi panel surya monocrystalline
GREENTEK MODEL: MSP-50W Cell Type Monocrystalline Silicone Solar Cell Maximum Power (Pmax) 50W Voltage at Pmax (Vmp) 18.1V Current at Pmax (Imp) 2.78A Open Circuit Voltage (Voc) 22.2V Short Circuit Current (Isc) 3.00A Max System Voltage 700V Temperature Range -45 o C ~ +80 o C Dimension 670x530x30 mm
Tabel 2. Spesifikasi panel surya polycrystalline DEKADE MODEL: PD-50 Cell Type Polycrystalline Silicone Solar Cell Maximum Power (Pmax) 50W Voltage at Pmax (Vmp) 17.6V Current at Pmax (Imp) 2.66A Open Circuit Voltage (Voc) 22.0V Short Circuit Current (Isc) 3.03A Max System Voltage 700V Temperature Range -45 o C ~ +80 o C
Dimension 670x530x30 mm

## Variabel Penelitian
Penelitian ini menggunakan 3 variabel yang menjadi acuan dalam pengambilan data, antara lain: Tabel 3. Variabel penelitian
Variabel Bebas Variabel Terikat Variabel Kontrol PV monocrystalline 50Wp Intensitas radiasi matahari Sudut kemiringan panel surya 20 o menghadap ekuator.
Temperatur ambient PV polycrystalline 50Wp Tegangan litrik Arus listrik Daya Listrik

## Pengambilan Data
Prosedur pengambilan data dalam penelitian ini antara lain :
1. Lokasi pengujian di laksanakan di kawasan perumahan Baiti Jannati Kabupaten Sumbawa dengan titik koordinat 8 o 31’27.6”LS  117 o 26’52.7”BT.
2. Sensor NTC diletakan di samping perangkat pengujian untuk mengukur suhu lingkungan.
3. Pyranometer diletakan di samping perangkat pengujian untuk mengukur intensitas cahaya matahari 4. Sudut kemiringan panel surya diatur pada 20 o mengahadap ekuator dengan sudut azimuth 0 o.
5. Pengambilan data dilakukan dalam interval 15 menit, pengujian dimulai dari pukul 08:00 – 16:00 WITA selama 4 hari pengujian
Gambar 1. Skema pengujian

## PEMBAHASAN

## Perbandingan Daya Listrik Panel Surya
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  melihat  kinerja  panel  surya  tipe monocrystalline dan polycrystalline dengan  intensitas radiasi matahari dan suhu lingkungan yang sama. Pengujian dilakukan selama 4 hari dengan waktu penyinaran selama 8 jam  dimulai  pukul  08:00  WITA  hingga  pukul  16:00  WITA,  pengambilan  data  dilakukan  dalam  interval  15  menit  dan sudut kemiringan panel surya diatur pada 20 0 menghadap ekuator dan sudut azimuth 0 o .[9]
Gambar 2. Set up panel surya polycrystalline dan monocrystalline
Berdasarkan hasil pengujian terhadap kedua jenis panel surya diperoleh hasil sebagai berikut:
Gambar 3. Grafik daya panel surya dan intensitas radiasi matahari hari ke-1
Gambar 3. menunjukan perbandingan daya listrik panel surya tipe monocrystalline dan polycrystalline terhadap intensitas  radiasi  matahari.  Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  bahwa  fluktuasi  radiasi  matahari  mempengaruhi  daya  listrik yang  diproduksi  kedua  jenis  panel  surya.  Hal  ini  dapat  ditinjau  pada  grafik  pukul  12:30  dan  13:30,  intensitas  radiasi matahari  turun  yang  disebabkan  oleh  terhalangnya  cahaya  matahari  oleh  awan,  akibatnya  daya  listrik  yang  dihasilkan panel surya berkurang.
Secara  keseluruhan  panel  surya  monokristalin  menghasilkan  daya  listrik  lebih  besar  dibanding  panel  surya polikristalin  dengan  selisih  rata-rata  sebesar  3.2  Watt.  Akan  tetapi  pada  intensitas  radiasi  matahari  yang  rendah  panel surya  polikristalin  menghasilkan  daya  listrik  yang  hampir  setara  dengan  panel  surya  monokristalin,  hal  ini  ditunjukan pada pengukuran pukul 12:30 dengan radiasi matahari sebesar 437 W/m 2 panel polikristalin menghasilkan daya sebesar 9.3 Watt dan panel monokristalin sebesar 9.9 Watt, juga pada pukul 14:15 panel polikristalin menghasilkan daya sebesar 4.2 Watt dan panel monokristalin sebesar 4.6 Watt pada radiasi  matahari 399 W/m 2 . Dengan rata-rata intensitas radiasi matahari  sebesar  692  W/m 2 panel  surya  polikristalin  dapat  menghasilkan  daya  listrik  rata-rata  sebesar  29.623  Watt sedangkan panel surya tipe monokristalin menghasilkan daya listrik sebesar 34.941 Watt.
Gambar 4. Grafik daya panel surya dan intensitas radiasi matahari hari ke-2
Pada  pengujian  hari  kedua  intensitas  radiasi  matahari  cenderung  stabil,  hal  ini  disebabkan  cuaca  yang  cerah dengan sedikit awan, pada pukul 13:45 intensitas radiasi turun hingga mencapai 441 W/m 2 yang disebabkan terhalangnya cahaya  matahari  oleh  awan.  Rata-rata  intensitas  radiasi  matahari  pada  hari  kedua  sebesar  724  W/m 2 ,  peningkatan intensitas radiasi  matahari ini  mempengaruhi daya listrik  yang dihasilkan panel  surya, panel polikristalin  menghasilkan daya listrik sebesar 31.189 Watt sedangkan panel monokristalin menghasilkan daya listrik lebih besar yakni 36.189 Watt.

## Gambar 5. Grafik daya panel surya dan intensitas radiasi matahari hari ke-3
Mengacu pada grafik diatas dapat dilihat bahwa pada pukul 08:00 hingga pukul 08:30 WITA panel polikristalin memproduksi  daya  listrik  lebih  besar  dibanding  panel  monokristalin,  kemudian  pada  pukul  08:45  hingga  pukul  16:00 WITA seiring meningkatnya intensitas radiasi matahari panel monokristalin menghasilkan daya listrik yang lebih besar. Intensitas radiasi matahari mengalami fluktuasi pada pukul 11:30 hingga 13:00 yang disebabkan oleh kondisi cuaca yang berawan,  penurunan  dan  peningkatan  intensitas  radiasi  matahari  sangat  berpengaruh  pada  daya  listrik  yang  dihasilkan kedua  panel  surya.  Pada  pengujian  hari  ke-3  rata-rata  intensitas  radiasi  matahari  sebesar  692  W/m 2 ,  panel  surya monokristalin  menghasilkan  daya  listrik  rata-rata  sebesar  34.96  W  sedangkan  panel  surya  polikristalin  menghasilkan daya listrik rata-rata sebesar 30.31 W.
Gambar 6. Grafik daya panel surya dan intensitas radiasi matahari hari ke-4 Pada pengujian  hari  ke-4  hasil  yang  didapat  tidak  jauh  berbeda  dengan  hari  sebelumnya,  dimana  dengan  rata- rata  intensitas  radiasi  matahari  sebesar  690  W/m 2 panel  monokristalin  menghasilkan  daya  listrik  sebesar  29.95  Watt sedangkan panel polikristalin menghasilkan daya listrik sebesar 32.09 Watt.
Perbandingan Efisiensi Panel Surya Tabel 4. Tabulasi data pengujian
Hari Intensitas Radiasi Rata- Rata (W/m 2 ) Daya Rata-Rata (Watt) Efisiensi Rata-Rata (%) Polikristalin Monokristalin Polikristalin Monokristalin 1 692 29.62 34.9 12 14 2 724 31.18 36.1 12 14 3 692 30.31 34.9 12 14 4 690 29.95 34.8 12 14 699.5 30.27 35.18 12 14
Tabel  4  menunjukan  tabulasi  data  pengujian  panel  surya  selama  4  hari,  dari  data  diatas  dapat  dilihat  bahwa intensitas  radiasi  matahari  relatif  konstan  selama  4  hari  pengujian,  dengan  rata-rata  intensitas  radiasi  matahari  >600 W/m 2 dapat diklasifikasikan bahwa cuaca cerah.

## Gambar 7. Perbandingan efisiensi panel surya
Efisiensi  panel  surya  adalah  kemampuan  panel  surya  untuk  mengkonversi  cahaya  matahari  menjadi  energi berguna.  Gambar  4.6  menunjukan  grafik  efisiensi  harian  dari  kedua  jenis  panel  surya,  dari  grafik  diatas  dapat  dilihat bahwa  panel  surya  monokristalin  memiliki  efisiensi  yang  lebih  baik  dibanding  panel  surya  polikristalin  dengan  selisih rata-rata  sebesar  2%.  Efisiensi  rata-rata  dari  panel  monokristalin  sebesar  14%  sedangkan  panel  polikristalin  12%.  Dari pengujian  ini  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  panel  surya  tipe  monokristalin  adalah  tipe  yang  paling  baik  untuk diaplikasikan di Kabupaten Sumbawa, NTB.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian,  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  panel  surya  tipe  monokristalin  adalah  tipe  yang  paling ideal untuk diaplikasikan di Kabupaten Sumbawa, NTB, hal ini dapat dilihat dari parameter berikut:
1. Panel  surya  tipe  monokristalin  memproduksi  daya  listrik  lebih  besar  dibanding  panel  surya  polikristalin  pada intensitas yang rendah maupun intensitas yang tinggi, dengan selisih rata-rata 4.91 Watt.
2. Panel  surya  tipe  monokristalin  menunjukan  efisiensi  sebesar  14%  sedangkan  panel  surya  polikristalin  sebesar 12%.

## R EFERENCES
[1]  Pahlevi,  Reza.  (2014). Pengujian  Karakteristik  Panel  Surya  Berdasarkan  Intensitas  Tenaga  Surya .  SKRIPSI. Surakarta. Universitas Muhammadiyah Surakarta.
[2]  Rif’an  M.  et  al.  (2012). Optimasi  Pemanfaatan  Energi  Listrik  Tenaga  Matahari  di  Jurusan  Teknik  Elektro Universitas Brawijaya. Malang. Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012.
[3]  Handini,  Wulandari.  (2008). Performa  Sel  Surya  Tersensitasi  Zat  Pewarna  (DSSC)  Berbasis  ZnO  Dengan  Variasi Tingkat Pengisian dan Besar Kristalit TiO 2. SKRIPSI. Depok. Universitas Indonesia.
[4] Ponnusamy  L,  Desappan  D.  An  investigation  of  temperature  effects  on  solar  photovoltaic  cells  and  modules. International Journal of Engineering. 2014 Nov 1;27(11):1713-22.
[5]  Sarya,  Gede  et  al.  (2015). Pengaruh  Perubahan  Intensitas  Matahari  Terhadap  Daya  Keluaran  Panel  Surya. Surabaya. Jurnal Pengabdian LPPM Untag Surabaya Nopember 2015, Vol. 01, No. 02.
[6] Magrissa, Rifani. (2016). Pengaruh Intensitas Cahaya Terhadap Efisiensi Sel Solar pada Monocrystalline Silikon Sel Solar. Padang. Universitas Negeri Padang.
[7] Taşçıoğlü, Ayşegül et al. (2014). A Power Case Study for Monocrystalline and Polycrystalline Solar Panels in Bursa City, Turkey . Turki. International Journal of Photoenergy, Volume 2016.
[8] Azhar Ghazali, M. dan Abdul Malek Abdul Rahman. (2012). The  Performance of Three Different Solar Panels for Solar Electricity Applying Solar Tracking Device under The Malaysian Climate Condition. Malaysia. Energy and Environment Research, Vol. 2, No. 1; 2012.
[9]  Yohana,  Eflita  dan  Darmanto.  (2012). Uji  Eksperimental  Pengaruh  Sudut  Kemiringan  Modul  Surya  50  Watt  Peak Dengan  Posisi  Mengikuti  Pergerakan  Arah  Matahari. Semarang.  MEKANIKA,  Vol.  11,  No.1,  September 2012.