studi awal fabrikasi dan karakterisasi dye … · yang digunakan berorde mikro dengan fase 98,5%...
TRANSCRIPT
Logo
Add Your Company Slogan
STUDI AWAL FABRIKASI DAN KARAKTERISASI
DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
MENGGUNAKAN EKSTRAKSI BUNGA SEPATU
SEBAGAI DYE SENSITIZERS DENGAN VARIASI
LAMA ABSORPSI DYE
SEMINAR TUGAS AKHIR
Henni Eka Wulandari
1108100006
Pembimbing : Drs. Gontjang Prajitno, M.Si
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
2012
Latar Belakang
• Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan masyarakat
karena hampir semua aktivitas manusia membutuhkan energi.
• Energi terbarukan adalah energi yang berasal dari alam seperti
cahaya matahari dan angin yang dapat diperbarui secara alamiah.
• Penggunaan energi melalui sel surya merupakan alternatif yang
paling potensial karena sumber energi alami jangka panjang yaitu
matahari.
• Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) merupakan terobosan baru dalam
solar cell dengan biaya yang relatif lebih murah dibandingkan
dengan sel surya silikon.
Rumusan Permasalahan
• Bagaimana membuat DSSC dengan TiO2 sebagai bahan
semikonduktor menggunakan ekstraksi bunga sepatu sebagai dye
sensitizer yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi
energi listrik.
• Bagaimana mengkarakterisasi prototipe DSSC yang menggunakan
ekstraksi bunga sepatu.
• Bagaimana cara membandingkan karakterisasi tegangan dan
arus terhadap waktu dengan variasi lama perendaman larutan
dye pada permukaan lapisan TiO2.
Batasan Masalah
• Pada penelitian ini, menggunakan dye yang merupakan dari
ekstraksi bunga sepatu.
• TiO2 yang digunakan berorde mikro dengan fase 98,5% anatase 1,5%
rutile.
• Karakterisasi optik meliputi absorbansi ekstraksi bunga sepatu
dengan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Beckman DU-7500
dan karakterisasi arus dan tegangan terhadap waktu menggunakan
multimeter.
• TiO2 dilapiskan pada kaca ITO dengan menggunakan metode doctor
blade yaitu dengan bantuan batang pengaduk untuk meratakan
pasta pada fabrikasi DSSC, yang selanjutnya dilakukan pengujian
karakteristik tegangan dan arus terhadap waktu pada DSSC.
• Membandingkan hasil konversi energi cahaya menjadi energi listrik
yang meliputi tegangan dan arus dengan variasi lama perendaman
larutan dye pada permukaaan lapisan TiO2 yaitu 2 jam dan 24 jam
dengan menggunakan sumber cahaya matahari dan cahaya lampu
halogen.
Tujuan
• Membuat DSSC dengan TiO2 sebagai bahan semikonduktor
dengan menggunakan ekstraksi bunga sepatu yang dapat
mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik.
• Mengkarakterisasi prototipe DSSC yang menggunakan ekstraksi
bunga sepatu.
• Membandingkan karakterisasi tegangan dan arus terhadap
waktu dengan variasi lama perendaman larutan dye pada
permukaan lapisan TiO2.
Manfaat Penelitian
Teknologi pembuatan DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell)
yang dikembangkan pada penelitian ini bisa menjadi studi awal
untuk penelitian lebih lanjut sehingga menghasilkan sel surya
yang mempunyai performansi lebih baik.
Energi Matahari
• Matahari adalah sumber energi utama yang memancarkan energi
yang luar biasa besarnya ke permukaan bumi.
• Matahari mensuplai hampir semua panas dan cahaya yang
diterima bumi untuk digunakan makhluk hidup.
• Energi surya sampai kebumi dalam bentuk paket-paket energi
yang disebut foton.
Sel Surya
• Sel surya merupakan suatu mekanisme yang bekerja
berdasarkan efek photovoltaik.
• Sel surya disebut juga sel photovoltaic
• Efek photovoltaic merupakan proses konversi energi
cahaya menjadi energi listrik secara langsung.
Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
• DSSC dikembangkan sebagai konsep
alternatif bagi piranti fotovoltaik
berbasis silikon
• Sistem sel surya ini pertama kali
ditemukan pada tahun 1991 oleh Michael
Grätzel sehingga disebut juga sel
Grätzel.
Struktur Dye Sensitized Solar Cell
Struktur DSSC terdiri dari :
• Elektroda kerja : Kaca ITO, TiO2, dye
• Elektrolit
• Elektroda pembanding : karbon
Titanium Dioxida (TiO2)
• TiO2 merupakan bahan semikonduktor
• Dalam aplikasi pada DSSC, umumnya digunakan TiO2 pada fasa
anatase karena mempunyai kemampuan fotokatalitik yang tinggi
• Bentuknya yang serbuk menyebabkannya mempunyai luas muka
yang besar sehingga efektif sebagai katalis
Prinsip Kerja DSSC
1. D + cahaya D*
Ketika foton dari sinar matahari mengenai
elektroda kerja,energi foton diserap oleh dye yang
melekat pada permukaan partikel TiO2. Sehingga
elektron dari dye mendapatkan energi untuk dapat
tereksitasi (D*).
2. D* + TiO2 e-(TiO2) + D+
Elektron tereksitasi dari molekul dye menginjeksi
ke pita konduksi TiO2 dimana TiO2 bertindak sebagai
akseptor / kolektor elektron. Molekul dye yang
ditinggalkan keadaan teroksidasi (D+).
3. Elektron akan ditransfer melewati rangkaian luar
menuju elektroda pembanding (elektroda karbon).
4. Elektrolit bertindak sebagai mediator elektron
sehingga dapat menghasilkan proses siklus dalam
sel. Elektrolit akan menangkap elektron yang
berasal dari rangkaian luar dengan bantuan
molekul karbon sebagai katalis.
5. D+ + e-(elektrolit) elektrolit + D
Elektron yang tereksitasi masuk kembali ke dalam
sel dan bereaksi dengan elektrolit menuju dye
teroksidasi Sehingga dye kembali ke keadaan awal
UV-Vis
• Spektroskopi adalah studi mengenai
interaksi cahaya dengan atom dan
molekul.
• Dasar spektroskopi UV-Vis adalah
serapan cahaya.
• Spektrum sinar tampak terentang dari
sekitar 400 nm (ungu) sampai 800 nm
(merah), sedangkan spektrum
ultraviolet terentang dari 100 nm
sampai 400 nm
Panjang
gelombang
(nm)
Warna warna
yang diserap
Warna
komplementer
(warna yang
terlihat)
400 – 435 Ungu Hijau kekuningan
435 – 480 Biru Kuning
480 – 490 Biru kehijauan Jingga
490 – 500 Hijau kebiruan Merah
500 – 560 Hijau Ungu kemerahan
560 – 580 Hijau kekuningan Ungu
580 – 595 Kuning Biru
595 – 610 Jingga Biru kehijauan
610 – 800 Merah Hijau kebiruan
Peralatan :
• Mortar dan alu
• Spatula
• Cawan Petri
• Pipet tetes
• Gelas Kimia
• Gelas ukur
• Penjepit/pinset
• Pensil kayu
• Lilin
• Cutton bud
• Selotip
• Klip binder
• Timbangan digital
• Oven
• Ultrasonic cleaner
• Hot plate
• Multimeter
• Lux meter
• Spektrofotometer
UV-Vis Beckman
DU-7500
Bahan :
• Kaca ITO (Indium Tin
Oxide) ukuran 2x2 cm
• Serbuk Titanium Dioxide
• Larutan elektrolit
• Etanol
• Triton X-100
• Bunga sepatu
• Asam asetat
• Aquades
Pengujian DSSC
Analisa hasil data
Persiapan
Pembuatan pasta TiO2 Deposisi TiO2
Pembuatan elektroda
karbon
Pembuatan sandwich
DSSC
Penetesan elektrolit ke
elektroda kerja
Pembersihan kaca
Indium Tin Oxide (ITO)
Absorbsi dye
Karakterisasi larutan
dye dengan UV-Vis
Pembuatan ekstrak
bunga sepatu
Diagram Alir Penelitian
Pengujian DSSC
Pengujian menggunakan sumber cahaya
lampu halogen Pengujian menggunakan sumber
cahaya matahari
Analisa Data
Panjang Gelombang (nm) Puncak Absorbsi
357 1,5514
366 1,4791
438 0.5007
516 0,7355
Grafik spektrum absobansi larutan dye bunga sepatu
menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Beckman DU-7500
Faktor – faktor yang mempengaruhi
karakterisasi DSSC
Ukuran partikel TiO2
Ketebalan pasta TiO2
Lama perendaman dye pada lapisan TiO2
Intensitas sumber cahaya
Elektrolit
Kesimpulan :
• Telah berhasil dibuat sel surya tipe DSSC menggunakan TiO2
sebagai bahan semikonduktor dengan ekstraksi bunga sepatu
sebagai dye yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi
energi listrik.
• DSSC Karakteristik tegangan sel surya yang direndam lebih lama (24
jam) lebih baik dibandingkan dengan sel yang direndam lebih
singkat (2 jam) dan cenderung stabil sedangkan arus yang dihasilkan
keduanya masih sama-sama menurun.
Saran :
• Sebaiknya pada penelitian selanjutnya TiO2 yang digunakan
berukuran nanopartikel.
• Sebaiknya elektrolit yang digunakan berupa elektrolit cair yang
lebih kental berupa gel atau padatan.