Jurnal Teknik Mesin Univ. Muhammadiyah Metro

## PENGARUH PENAMBAHAN ALAT PENCARI ARAH SINAR MATAHARI DAN LENSA CEMBUNG TERHADAP DAYA OUTPUT SOLAR CELL

## Ahmad Yani
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Trunajaya Bontang. Jl.Taekwondo RT.9 No. 55 Telp./Fax. (0548) 3035920 Bontang-Kaltim 75311 Email: yanibima@gmail.com

## Abstrak
Solar  cell yang  kita  kenal  saat  ini  masih  memiliki  beberapa  kekurangan,  salah satunya adalah daya yang dihasilkan kurang maksimal,  oleh  karena  itu  diperlukan  sebuah alat  tambahan  yang  dapat  meningkatkan daya solar cell. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk  mengetahui efek dari penambahan arah pencari sinar matahari dan lensa cembung pada panel solar  cell terhadap  daya  output  yang  dihasilakan. Metode  penelitian      yang      digunakan adalah metode    eksperimen   dengan rancangan   percobaan  berskala kecil atau  laboratorium. Hasil penelitian  menunjukan  adanya  pengaruh  penambahan  alat  pencari  arah  sinar  matahari  dan  lensa cembung  terhadap  daya output  solar  cell. Daya  tertinggi  terjadi  pada  jam  14:00  dengan  alat tambahan  dikarenakan  solar  sell  selalu  mengikuti  arah  pencari  sinar  matahari  serta  lensa cembung dengan nilai daya output sebesar 0,251 watt, untuk daya terendah terjadi pada jam 07:00  dengan  nilai  daya output sebesar  0,203  watt.    Sedangkan  pada solar  cell yang  tidak dilengkapi alat pencari arah sinar matahari dan lensa cembung mendapatkan daya maksimal pada jam 12:00 dengan nilai daya output sebesar 0,226 watt. Sedangkan daya terendah terjadi pada jam 07:00 dengan nilai daya output sebesar 0, 00004 watt.
Kata kunci : , Pencari arah sinar matahari, lensa cembung, daya output, dan S olar cell .

## PENDAHULUAN
Matahari  merupakan  sumber  energi yang bersih dan  ramah lingkungan.  Energi ini  sangat  cocok  digunakan  pada  negara tropis  seperti  di  Indonesia,  karena  letak geografis  Indonesia  yang  berada  di  atas garis katulistiwa  maka  Indonesia  memiliki potensi  energi    surya  yang  sangat besar. Setiap  hari,  di  Indonesia  dapat  diperoleh energi      sebesar  4,8-6,0  kWh/m2  pada bidang horizontal yang  tidak  terlindung. Energi      ini  dapat  dimanfaatkan  secara langsung maupun segara tidak langsung. [1]
Secara langsung energi matahari dapat dimanfaatkan  untuk  meneringkan  pakaian, hasil  pertanian,  maupun  sebagai  pemanas air. Pada pembangkit listrik tenaga matahari langsung,  cahaya  matahari  difokuskan  ke sebuah  menara  untuk    memanaskan  cairan didalamnya  yang  akan  digunakan  untuk memutarkan turbin.
Pemanfaatan energi listrik yang berasal dari  matahari  juga dapat  dilakukan
menggunakan  efek photovoltaic ,  efek photovoltaic ini  digunakan  dalam  sebuah solar  cell yang  terdiri  dari  susunan semiconductors untuk menghasilkan energi listrik.  Namun  sayangnya solar  cell yang kita  gunakan  masih  memiliki  daya  yang kecil    dibandingkan    dengan    biaya pembelian    yang relative mahal,  apalagi jika solar    cell tersebut    menggunakan sudut pemasangan   yang tetap. [3]
Untuk memaksimalkan unjuk kerja dari system  solar  cell maka  diperlukan  sebuah alat  tambahan  yang  dapat  membuat solar cell menghasilakan  daya listrik  yang maksimal.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk mengetahui  efek  dari  penambahan alat Pencari  arah  sinar  matahari  dan  lensa cembung  terhadap  daya  output solar  cell yang dihasilakan. [8]

## TINJAUAN PUSTAKA
1. Pengertian Solar cells ( Photovoltaic ) Menurut  bahasa,  kata Photovoltaic berasal  dari  bahasa  Yunani photos yang berarti  cahaya  dan volta yang  merupakan nama ahli fisika dari Italia yang menemukan tegangan  listrik.  Secara  sederhana  dapat diartikan  sebagai  listrik  dari  cahaya. Photovoltaic merupakan  sebuah  proses untuk  mengubah  energi  cahaya  menjadi energi  listrik.  Proses  ini  bisa  dikatakan kebalikan dari penciptaan laser.
Solar cells atau panel surya adalah alat untuk mengkonversi tenaga matahari menjadi  energi  listrik. Photovoltaic adalah teknologi  yang  berfungsi  untuk  mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi  listrik  secara  langsung.  Efek photovoltaic pertama  kali  ditemukan  oleh Henri  Bacquerel  pada  tahun  1839,  efek photovoltaic adalah  sebuah  fenomena dimana  suatu  sel photovoltaic dapat menyerap energi cahaya kemudian merubahnya  menjadi  energi  listrik.  Selain pada Solar  cells ,  fenomena  ini  dapat  pula kita  amati  disaat  kita  menjemur  sebuah diode dan pada kedua kaki dari diode akan menghasilkan arus listrik.
2. Prinsip kerja Solar cells ( Photovoltaic ) Energi solar atau radiasi cahaya terdiri dari  biasan foton - foton yang  memiliki tingkat energi yang berbeda-beda.
Perbedaan  tingkat  energi  dari foton yang menentukan panjang gelombang dari spectrum cahaya.  Ketika foton mengenai suatu  sel photovoltaic ,  maka foton tersebut dapat  dibiaskan  dan  diserap  kemudian diteruskaan  menembus  sel photovoltaic . Foton yang  diserap  oleh  sel photovoltaic inilah  yang  akan  memicu  timbulnya  energi listrik.
Pada  siang  hari  modul  surya/panel solar cell menerima  cahaya  matahari yang kemudian  diubah  menjadi  listrik  melalui proses photovoltaic .  Energi  listrik  yang dihasilkan  oleh modul  surya dapat langsung  disalurkan  ke beban  atau disimpan dalam baterai sebelum digunakan ke  beban.  Dan  arus  searah  DC (direct
current) yang dihasilkan  dari  modul surya yang telah tersimpan dalam baterai sebelum digunakan  ke  beban  terlebih  dahulu. Ilustrasi prinsip kerja solar cell sebagaimana  ditunjukkan  pada  gambar  1. [5]
Gambar 1. Konsep kerja solar cell [5]

## 3. Karakteristik Panel Fotovoltaik
Sifat-sifat  listrik  dari  modul  surya biasanya  diwakili  oleh  karakteristik  arus tegangannya.  Jika  sebuah  modul  surya dihubung  singkat  (V modul =  0),  maka  arus hubung singkat (I sc ) mengalir. Pada keadaan rangkaian  terbuka  (I modul =  0),  maka tegangan  modul  disebut  tegangan  terbuka (V oc ).[4]
Gambar 2. Kurva Arus-Tegangan [4]
Daya  yang  dihasilkan  modul  surya, adalah  sama  dengan  hasil  kali  arus  dan tegangan yang dihasilkan oleh modul surya. Persamaan  daya  sebagaimana  ditunjukkan pada persamaan 1. [5]
P = V x I …………………..…….(1) Dengan :
P  = Daya keluaran modul (Watt) V = Tegangan kerja modul (Volt) I  = Arus kerja modul (Amperee)

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  lingkungan Universitas  Trunajaya Bontang pada Bulan Januari 2016  dan waktu pengambilan data dari jam 07.00 sampai 17.00 WITA.

## 1. Variabel Penelitian
Ada  dua  jenis  variabel  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu variabel bebas dan variabel terikat.
1. Variabel bebas
Variabel  bebas  adalah  variabel
yang bebas ditentukan nilainya sebelum dilakukan penelitian.  variabel bebas   yang    ditetapkan   oleh peneliti adalah  watu  pengambilan  data  dari solar cell dengan tegangan kerja 5 volt 300 mili ampre yang akan diambil tiap satu jam.
2. Variable terikat Variabel  terikat  adalah   variabel
yang  nilainya  sangat  tergantung pada variabel  bebas  dan  merupakan  hasil dari  penelitian  variabel  bebas  yang diamati  peneliti  adalah  daya output solar cell .

## 2. Bahan dan Alat Penelitian
Pada penelitian kali ini digunakan dua buah solar  cell  polycristaline dengan bentuk    bulat    yang    memiliki    ukuran diameter frame 70 milimeter dan panjang cell 50 milimeter dan  lebar  48 milimeter dengan  spesifikasi  tegangan kerja      5 volt dan  sebuah  lensa  cembung spesifikasi    diameter    140 milimeter dengan   fokus   100 milimeter serta sebuah motor DC ( direct current ).
Gambar 3. Solar cell
Gambar 4. Lensa cembung Gambar 5. Motor DC
Controller Pencari  Arah  Matahari. Controller  tersebut berisikan  komponen sebagai berikut: [6,8] a. IC  op-amp  LM324  berfungsi  sebagai komparator yang akan
membandingkan input pada  kaki  A dan  B,  kika  kaki  A  lebih  atau  sama dengan  kaki  B  maka  IC    akan mengeluarkan    arus suplay 5 volt pada  kaki output.
b. LDR  ( Light  Dependent  Resistor) berfungsi sebagai sensor cahaya yang akan  memiliki  hambatan      yang berbeda   terhadap   intensitas   cahaya yang   jatuh diatasnya.
c. Transistor berfungsi    sebagai switch yang  akan  bekerja mengalirkan arus listrik  dari emitter ke collector jika base mendapatkan ground .
d. Dioda  berfungsi  sebagai  cek valve yang  akan  mengalirkan  arus  listrik hanya dari anoda ke katoda .
e. Kapasitor disini    difungsikan sebagai    penstabil    tegangan    listrik yang  masuk  ke  dalam  sistem  agar mengurangi fluks . f. Resistor berfungsi memberikan
hambatan  listrik  yang  akan  masuk
menuju  ke  LDR  agar  tegangannya berkurang.
Gambar 6. Controller/ rangkaian electrical
3. Alat Penelitian
a. Volt Meter Digunakan untuk mengukur  tegangan  pada output solar  cel maupun input  controller .
b. Ampre      meter yang      digunakan yaitu      merek      sanwa.      Yang berfungsi mengukur arus pada output solar cell jika diberi hambatan.
c. Ohm meter digunakan untuk
mengukur resistan pada komponen resistor baik  yang  tetap, variable maupul LDR.
4. Prosedur Penelitian
Tahap persiapan.[8] a. Membuat  rangkaian electrical pada program
Liveware. Rangkaian electrical seperti  ditunjukkan  pada gambar 7
Gambar 7. Rancangan rangkaian elekrical
b. Persiapan  dan  pemasangan  seluruh alat  ukur  yang  digunakan  dalam pengujian, seperti: ampremeter , voltmeter dan alat pendukung lainnya. c. Kalibrasi seluruh alat ukur.
Tahap pengujian [8]
a. Pasang solar  sell dengan  sudut  90 0
terhadap permukaan tanah dan pasang solar  cell yang  telah  dilengkapi  oleh pencari    arah  cahaya  matahari  dan lensa cembung
b. Lakukan  pengukuran  tegangan  dan arus output solar cell tiap jam mulai pukul 07:00 s/d pukul 17:00 Wita
c. Setelah    data    tegangan    dan    arus didapatkan      maka      kita      dapat mengolah  data  mendapatkan  nilai daya output yang dihasilakan, selanjutnya data daya tersebut dijadikan dalam bentuk grafik.
Gambar 8. Prototipe Solar cell yang diteliti

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengukuran  tegangan dan arus pada output  solar cell tiap  jam  mulai   pukul 07:00  s/d  pukul  17:00  Wita.  Setelah      data tegangan    dan    arus    didapatkan    maka kita dapat  mengolahnya  dan  mendapatkan  hasil berupa  daya  dari  output solar  cell .  Pada penelitian ini teknik analisa data menggunakan teknik  deskriptif  berdasarkan  hasil  penelitian yang dilakukan.  Data yang diperoleh dari hasil penelitian  kemudian  dianalisis  menggunakan rumus terapan, Selanjutnya data akan disajikan dalam  bentuk  grafik  dengan  bantuan Microsoft Office  Excel hasil  penelitian  yang  dilakukan.
Hasil pengolahan data penelitian yang dilakukan dengan  cara  menggunakan  persamaan  untuk menghitung  daya output  solar  cell adalah 𝑃 = 𝑉 . 𝐼 .  Data  keseluruhan  hasil  pengolahan  pada pengujian  panel solar  cell seperti  ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1. Data hasil pengolahan pada pengujian daya output solar cell Waktu pengambilan data Tanpa  alat tambahan Dengan  alat tambahan 07:00 0.000 0.203 08:00 0.018 0.233 09:00 0.125 0.240 10:00 0.204 0.248 11:00 0.213 0.245 12:00 0.226 0.246 13:00 0.222 0.248 14:00 0.199 0.251 15:00 0.197 0.244 16:00 0.139 0.243 17:00 0.032 0.232
Data dari tabel 1 di atas merupakan data hasil  pengolahan  daya output  solar  cell, data tersebut  kemudian dijadikan grafik daya output solar  cell sebagaimana  ditunjukkan  pada gambar 9.
Gambar 9. Grafik daya output solar cell
Dari gambar 9 dilihat secara keseluruhan  pada  penelitian  ini  terjadi penambahan  daya solar  cell yaitu  mulai pukul  07.00  hingga  17.00  dikarenakan fungsi dari pencari arah sinar matahari yang akan  membuat  cahaya  jatuh  tegak  lurus terhadap lensa cembung yang akan meningkatkan  intensitas cahaya yang diterima oleh solar cell .
Daya  tertinggi  terjadi  pada  jam  14:00 dengan alat tambahan dikarenakan solar sell selalu mengikuti arah pencari sinar matahari serta lensa cembung yang akan meningkatkan  intensitas cahaya yang diterima oleh solar cell tersebut dengan nilai daya output sebesar 0,251 watt, untuk daya terendah dengan alat tambahan terjadi pada jam 07:00 dengan nilai daya output sebesar
0,203 watt.
Sedangkan  pada  solar  cell  yang  tidak dilengkapi  alat  pencari  arah  sinar  matahari dan  lensa  cembung,  yang  diletakan  secara statis  pada  sudut  tegak  lurus  terhadap permukaan tanah mendapatkan daya maksimal pada jam 12:00 dengan nilai daya output sebesar 0,226 watt. Sedangkan daya terendah  terjadi  pada  solar  cell  yang  tidak ada  alat  tambahan  pada  jam  07:00  dengan nilai daya output sebesar 0, 00004 watt.

## KESIMPULAN
Alat  pencari  arah  sinar  matahari  yang dilengkapi dengan lensa cembung berpengaruh  besar  terhadap  daya output yang dihasilkan solar cell.
Daya  tertinggi  terjadi  pada  jam  14:00 dengan alat tambahan dikarenakan solar sell selalu mengikuti arah pencari sinar matahari serta  lensa  cembung  dengan  nilai  daya output sebesar  0,251  watt,  untuk  daya terendah terjadi pada jam 07:00 dengan nilai daya output sebesar 0,203 watt.
Sedangkan  pada solar  cell yang  tidak dilengkapi  alat  pencari  arah  sinar  matahari dan  lensa  cembung  mendapatkan  daya maksimal pada jam 12:00 dengan nilai daya output sebesar 0,226 watt. Sedangkan daya terendah terjadi pada jam 07:00 dengan nilai daya output sebesar 0, 00004 watt.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 07 .00 08 .00 09 .00 10 .00 11 .00 12 .00 13 .00 14 .00 15 .00 16 .00 17 .00 Daya Sol ar Ce ll Waktu Pengambilan Data

## Grafik Daya VS Waktu
Tanpa alat tambahan Dengan alat tambahan

## DAFTAR PUSTAKA
[1]Anonim 2005 Photovoltaic Fundamentals , [2]Budhi Priyanto, April 2013, Peningkatan  Daya  Keluaran  Sel Surya Dengan Penambahan Intensitas  Berkas  Cahaya  Matahari , Jurnal  Neutrino  Vol.5, No. 2, Teknik Elektro  Fakultas  Teknik  Universitas Muhammadiyah Malang [3]Budi Yuwono, Februari 2005, Optimalisasi Panel Sel Surya Dengan Menggunakan Sistem Pelacak Berbasis    Mikrokontroler    At89c51 ,
Universitas  Sebelas Maret, Surakarta
[4]Sumbung,  F.H.  dan  Letsoin,  Y,  2012, analisa  dan  estimasi  radiasi  konstan energi matahari melalui Variasi  sudut panel  fotovoltaik  shs  50  wp Jurnal
Ilmiah Mustek Anim
[5]khsan,  2013,  Peningkatan  Suhu  Modul
Dan  Daya  Keluaran  Panel  Surya Dengan Menggunakan Reflektor, Jurnal  ilmiah  Dosen  pada  Jurusan
Fisika  Fakultas  Sains  dan  Teknologi
UIN Alauddin Makassar.
[6]Muhammad. R, 2003, Elektronika Daya, Jilid 1, Prentice Hall Inc., New Jersey
[7]Mukund  R.  P,  2000, Wind  And  Solar Power  Sistem, S Merchant  Marine Academy Kings , New York
[8]Sodiqin.  A  dan  Yani.  A.  2016,  Analisa charging  time sistem solar  cell menggunakan  pencari  arah  sinar matahari  yang  dilengkapi  dengan
pemfokus cahaya. Jurnal turbo program studi Teknik Mesin
Universitas  Muhammadyah  Metro Lampung. Volume 5 No. 1 Juni 2016