laporan tugas akhir pembuatan modul sel surya berbasis pewarna

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

LAPORAN TUGAS AKHIR

PEMBUATAN MODUL SEL SURYA BERBASIS PEWARNA

UNTUK APLIKASI CHARGER BATERAI HANDPHONE

Disusun Oleh:

ELITA SILVER I 8311013

ERIN RIA MARDANI I 8311014

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014


commit to user

ii

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA Jl. Ir. Sutami No. 36 A Surakarta Telp. (0271) 632112

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama/ NIM : 1. Elita Silver

2. Erin Ria Mardani

(I8311013)

(I8311014)

Judul Tugas Akhir : Pembuatan Modul Sel Surya Berbasis Pewarna Untuk

Aplikasi Charger Baterai Handphone

Tanggal :

Dosen Pembimbing : Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.

Surakarta, Juli 2014

Mengetahui

Ketua Program Studi DIII Teknik Kimia

Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D.

NIP. 19790924 200312 1 001

Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.

NIP. 19750411 199903 1 001

Dosen Penguji I

Harianingsih, S.T.,M.T.

NIP. 1981112320130201

Dosen Penguji II

Ir. Arif Jumari, M.Sc.

NIP.196503 15199702 1 001


commit to user

iii

LEMBAR KONSULTASI

Tugas Akhir

Nama : 1. Elita Silver / I 8311013

2. Erin Ria Mardani / I 8311014

Judul TA : Pembuatan Modul Sel surya Berbasis Pewarna

Untuk Aplikasi Charger Baterai Handphone

Tanggal Mulai Bimbingan : ……………………..........

Pembimbing : Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.

No Tanggal Konsultasi Paraf

Ket. Mahasiswa Dosen

Dinyatakan selesai

Tanggal:

Dosen Pembimbing,

Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.

NIP. 19750411 199903 1 001


commit to user

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan

rahmat dan anugerah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas

akhir ini. Laporan ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Program

Studi Diploma Tiga Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Laporan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan data-data yang diambil

sebagai hasil percobaan.

Penyusun menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah

menbantu sehingga dapat menyelesaikan laporan ini :

1 . Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Program

Diploma III Teknik Kimia UNS

2. Bapak Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. selaku dosen

pembimbing tugas akhir.

3. Bapak , ibu dan kakak yang telah memberikan dorongan dan semangat

kepada

kami.

4. Teman-teman Diploma III Teknik Kimia angkatan 2011 yang telah

memberikan bantuan, semangat, keceriaan dan motivasi kepada kami.

5. Semua pihak yang telah membantu tersusunnya laporan tugas akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat

kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, penyusun mengharapkan adanya

kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan ini.

Akhir kata penyusun mengharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi

rekan-rekan dan pembaca yang memerlukan.

Surakarta, Juli 2014

Penyusun


commit to user

v

DAFTAR ISI

Halaman Judul .................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ......................................................................................... ii

Lembar Konsultasi .......................................................................................... iii

Kata Pengantar ................................................................................................. iv

Daftar Isi .......................................................................................................... v

Daftar Tabel ..................................................................................................... vii

Daftar Gambar .................................................................................................. viii

Intisari .............................................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ........................................................................ 1

B. Rumusan Masalah .................................................................... 2

C. Tujuan ....................................................................................... 2

D. Manfaat ..................................................................................... 2

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka ..................................................................... 4

1. Sel Surya ............................................................................. 4

2. DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) ...................................... 5

3. Komponen Sel Surya .......................................................... 6

4. Cara Kerja DSSC ................................................................ 10

5. Perakitan dan Rangkaian Modul Sel Surya DSSC ............. 12

6. Pengujian ............................................................................ 13

B. Kerangka Pemikiran ................................................................ 14

BAB III METODOLOGI

A. Alat dan Bahan ........................................................................ 19

B. Lokasi ...................................................................................... 20

C. Gambar Rangkaian Alat ............................................................ 21

D. Cara Kerja ............................................................................... 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pembuatan Kaca Konduktif FTO ............................................. 26


commit to user

vi

B. Pelapisan Semikonduktor ......................................................... 27

1. Metode Spray Coating ....................................................... 27

2. Metode Doctor Blade ........................................................ 28

C. Perendaman Pewarna ............................................................... 28

D. Pembuatan Counter Electrode ................................................. 28

E. Pembuatan DSSC .................................................................... 29

E. Pembuatan Modul DSSC ........................................................ 31

F. Karakterisasi ............................................................................ 31

1. X-Ray Diffractometer (XRD) ............................................. 31

2. Uji Transmitansi Uv-Vis .................................................... 32

3. Uji Kurva I-V untuk Mengetahui Efisiensi ........................ 33

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan .............................................................................. 39

B. Saran ........................................................................................ 40

Daftar Pustaka ................................................................................................. 41

Lampiran


commit to user

vii

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1 Data hasil pembuatan kaca konduktif FTO dengan variasi

waktu spray ................................................................................ 26

Tabel IV.2 Data hasil spray TiO2 dengan variasi volume spray ................. 29

Tabel IV.3 Data hasil spray TiO2 dengan variasi kadar triton .................... 30

Tabel IV.4 Data hasil pelapisan metode doctor blade dengan variasi

ketebalan ....................................................................................... 30

Tabel IV.5 Hasil Perhitungan Efisiensi ........................................................ .. 38


commit to user

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Gambar Struktur Sel Surya Generasi pertama .............................. 6

Gambar II.2 Gambar Struktur Sel Surya Generasi kedua ................................. 6

Gambar II.3 Gambar Struktur DSSC ................................................................ 6

Gambar II.4 Cara Kerja DSSC……………………………………………….. 11

Gambar II.5 Diagram Blok Pembuatan Gelas Transparan FTO …………….. 14

Gambar II.6 Diagram Blok Pelapisan Kaca Semikonduktor (Elektroda

Kerja) ........................................................................................... 15

Gambar II.7 Diagram Blok Pembuatan Kaca Counter Elektrode………..…... 16

Gambar II.8 DiagramBlok Perakitan Sel Surya ……………………………... 17

Gambar II.9 Diagram Blok Perakitan Modul Sel Surya …………………….. 18

Gambar III.1 Rangkaian Alat Pembuatan Kaca Konduktif FTO …………….. 21

Gambar III.2 Rangkaian Alat Spray Coating ………………………………… 21

Gambar IV.1 Kaca Konduktif FTO …………………………………………... 26

Gambar IV.2 Spray TiO2 pada gelas FTO ……………………………………. 27

Gambar IV.3 Modul DSSC untuk Charger Baterai Handphone ……………... 31

Gambar IV.4 Grafik Karakterisasi XRD kaca FTO dengan Waktu Deposisi

13 Menit ………………………………………………………... 32

Gambar IV.5 Grafik Hasil Uji Transmitansi Kaca FTO ……………………… 33

Gambar IV.6 Kurva I-V DSSC ……………………………………………….. 33

Gambar IV.7 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan

Volume 10 ml ………………………………………………….. 34


Volume 12 ml ………………………………………………….. 34


Volume 15 ml ………………………………………………….. 35


Volume 17 ml ………………………………………………….. 35


Kadar Triton 5% Volume 10 ml ……………………………..… 36


commit to user

ix


Kadar Triton 5% Volume 12 ml ………………………………. 36

Gambar IV.13 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Doctor Blade dengan

Tebal 1 Selotip ………………………………………………… 37

Gambar IV.14 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Doctor Blade dengan

Tebal 2 Selotip ………………………………………………… 37


commit to user

x

INTISARI

Elita Silver, Erin Ria Mardani, 2014, “Laporan Tugas Akhir Pembuatan

Modul Sel Surya Berbasis Pewarna Untuk Aplikasi Charger Baterai

Handphone”. Program Studi Diploma III Teknik Kimia Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dapat menjadi solusi pencarian sumber

energi alternatife yang dapat diperbaharui (renewable). DSSC adalah

pengembangan dari sel surya yang memanfaatkan zat warna (dye) sebagai media

penangkap foton dari matahari. DSSC bisa dimanfaatkan sebagai charger baterai

handphone karena pada saat ini, handphone sudah menjadi keperluan pokok

semua orang. Charger DSSC hanya membutuhkan sinar matahari untuk dapat

mengisi baterai handphone, sehingga praktis digunakan untuk orang yang

mempunyai aktivitas tinggi maupun saat bepergian.

Bahan baku dari DSSC adalah kaca konduktif FTO. Kaca konduktif FTO

dibuat dengan metode spray pyrolysis deposition dengan mendeposisikan larutan

prekursor konsentrasi 0,7 M di permukaan substrat kaca ketebalan 2 mm pada

suhu deposisi 500°C dan waktu deposisi 13 menit. Kaca konduktif FTO yang

dihasilkan mempunyai hambatan rata-rata ≤ 20 .

Kaca konduktif FTO yang dilapisi TiO2 selanjutnya akan disebut

semikonduktor. Semikonduktor dibuat dengan metode doctor blade dan spray

coating. Semikonduktor dengan metode spray coating dibuat dengan

menyemprotkan larutan TiO2 pada kaca konduktif FTO yang telah dipanaskan

pada suhu 500°C. Selanjutnya semikonduktor disintering selama 1 jam pada suhu

500°C. Semikonduktor dengan metode doctor blade dibuat dengan melapiskan

pasta TiO2 pada kaca konduktif FTO dengan bantuan spatula atau batang

pengaduk. Setelah itu semikonduktor disintering selama 5 menit pada suhu

325°C, 5 menit pada suhu 375°C, 15 menit pada suhu 450°C dan 15 menit pada

suhu 500°C. Semikonduktor yang diperoleh kemudian direndam dalam larutan

pewarna (dye ruthenium complex) selama 24 jam. Counter electrode dibuat

dengan melapiskan platina pada kaca konduktif FTO yang sebelumnya telah

dilubangi pada kedua sisi pojok sebagai tempat masuknya elektrolit, lalu

disintering selama 1 jam pada suhu 450⁰C. Semikonduktor dan counter electrode

direkatkan menggunakan thermoplastic sealant. Tahap terakhir adalah pengisian

elektrolit dan penutupan lubang dengan aluminium thermoplastic laminate.

Kaca konduktif FTO dengan waktu deposisi yang berbeda-beda diuji

transmitansinya dengan UV-Vis Spectrophotometer. Tingkat transparansi gelas

transparan FTO yang dihasilkan berkisar antara 19 – 71%. Kaca konduktif FTO

juga diuji XRD (X-Ray Diffractometer) dari pelapis gelas transparan tersebut yaitu

SnO2:F. Setelah dianalisa menggunakan program Match, diketahui bahwa pada

deposisi suhu 500 C waktu deposisi 13 menit memiliki struktur kristal cassiterite.

Modul DSSC dipasang dengan rangkaian seri-paralel dengan total 30 sel surya. 3

buah rangkaian seri, masing-masing terdiri dari 10 sel surya, yang kemudian 3

rangkaian seri tersebut disambungkan secara paralel. Menghasilkan tegangan 6,67

volt dan arus 10,51 mA. Efisiensi maksimal sebesar 1,78% diperoleh dari DSSC

dengan metode doctor blade dengan tebal 1 selotip.


commit to user

xi

ABSTRACT

Elita Silver, Erin Ria Mardani, 2014, “Final Project Report, The Creating

Modul of Solar Cell Based on Dye to Handphone Battery Charger

Application”. Chemical Engineering Diploma III Study Program of

Engineering Faculty. Universitas Sebelas Maret University of Surakarta.

Dye-sensitized Solar Cell (DSSC) can be a source search solution

alternatives of renewable energy (renewable). DSSC is the development of solar

cells that utilize dye (dye) as a media capture photons from the sun. DSSC can be

used as a battery charger for mobile phone at this time, mobile phones have

become the basic needs of all people. Charger DSSC only need sunlight to be able

to charge the phone battery, making it practical to use for people who have high

activity or while traveling.

The raw material of DSSC is conductive FTO glass. FTO conductive glass

is made by spray pyrolysis deposition method. Precursor solution with a

concentration of 0.7 M in the surface of the glass substrate thickness of 2 mm at

500°C deposition temperature and deposition time of 13 minutes. FTO conductive

glass barriers have produced an average of ≤ 20 .

FTO conductive glass coated with TiO2 hereafter referred semiconductors.

Semiconductors made by doctor blade method and spray coating. Semiconductors

by spray coating method were made by spraying a solution of TiO2 on FTO

conductive glass that has been heated to a temperature of 500°C. Furthermore

semiconductor is sintered for 1 hour at a temperature of 500°C. Semiconductor

with a doctor blade method made by superimposing the TiO2 paste on FTO

conductive glass with the help of a spatula or stirring rod. After the semiconductor

is sintered for 5 minutes at a temperature of 325°C, 5 min at 375°C, 15 minutes at

a temperature of 450°C and 15 minutes at a temperature of 500°C. Semiconductor

was then soaked in a solution of the dye (the ruthenium complex dye) for 24

hours. Counter electrode is made by superimposing platinum in FTO conductive

glass that had previously been drilled on both sides of the corner as the entry of

the electrolyte, then is sintered for 1 h at 450°C. Semiconductors and counter

electrode glued using thermoplastic sealant. The last stage is the electrolyte filling

and closing the hole with aluminum thermoplastic laminate.

FTO conductive glass with deposition time varying it transmitantion tested

with UV-Vis Spectrophotometer. The level of transparency of the transparent

FTO glass produced ranges between 19-71%. FTO conductive glass was also

tested XRD (X-ray Diffractometer) of the transparent glass coatings that

SnO2: F. Having analyzed using the Match program, it is known that the

deposition temperature 500 C deposition time 13 minutes had cassiterite crystal

structure. DSSC module is fitted with a series-parallel circuit with a total of 30

solar cells. 3 pieces of series circuits, each consisting of 10 solar cells, which then

3 series circuit is connected in parallel. Produces a voltage 6.67 volts and 10.51

mA current. Maximum efficiency of 1.78% was obtained from the DSSC with a

doctor blade method with a thicker one tape.

laporan tugas akhir pembuatan modul sel surya berbasis pewarna

Documents