tugas proses material lanjut

7/23/2019 Tugas Proses Material Lanjut

1/10

Tugas Mata Kuliah Proses Material Lanjut

Photosensitizer pada Dye Sensitized Solar Cell

Oleh

Mariya Al Qibtiya23314004

Dosen : Prof. Dr. Ir. Bambang !nen"ar# M.$ng

Magister Teknik Fisika

Fakultas Teknik Industri

Institut Teknologi Bandung

2!"


2/10

Photosensitizer pada Dye Sensitized Solar Cell

!# Pendahuluan

%ermoti&asi oleh 'er(embangan te(nologi yang menyebab(an mening(atnya (eb!t!han

energi "!nia yang sam'ai se(arang masih "i"ominasi oleh s!mber energi fosil yang

(ebera"aanya sema(in ber(!rang bel!m lagi hasil "ari 'ema(aianya yang menyebab(an

(er!sa(an 'a"a ling(!ngan) 'enelitian mengenai s!mber energi alternatif# salah sat!nya

a"alah s!mber energi matahari# men*a"i sangat 'enting. Mes(i'!n (e!nt!ngan "ari s!mber

sel s!rya sangat men*a*i(an# "i'erl!(an s!at! alat yang b!(an hanya efisien ta'i *!ga har!s

hemat biaya# harga yang (om'etitf "engan s!mber energi (on&ensional# "an 'erbai(an

te(nologi ata! (iner*a har!s seimbang "engan s!mber energi (on&ensional +1,.

Dye ensiti-e" olar ell /D a"alah solar sel yang "ib!at "ari gab!ngan material

organi( "an inorgani( material !nt!( meng!bah energi matahari sehingga menghasil(an

energi listri(.D "i(embang(an 'ertama (ali oleh Mihael rat-el "an Brian Oegan +2,

# "an bisa "i'ro"!(si "engan biaya ren"ah !nt!( menghasil(an listri(. D *!ga sering

"iseb!t "engan nama el rat-el. el s!rya ti'e ini mena5ar(an (esem'atan !nt!(

mem'eroleh te(nologi yang m!rah "an berg!na serta "a'at "i'ro"!(si seara massal. D

sangat m!"ah !nt!( "iman!fa(t!r. tr!(t!r D bisa "i(er*a(an 'a"a bahan fle(sibel yangmengi*in(an sel s!rya ini "a'at "ia'li(asi(an "alam berbagai ti'e ben"a# ti"a( terbatas hanya

'a"a tam'ilan yang (a(! se'erti sel s!rya yang berbahan "asar sili(on ata! thin film. 6al ini

yang sangat meng!nt!ng(an "alam a'li(asi D 'a"a Building Integrated Photovoltaic

(BIPV). D men"a'at(an banya( se(ali 'erhatian '!bli( "an a(an ter!s "i(embang(an

sam'ai 20 tah!n men"atang +3,.

2# $nalogi %ratzel &ell dengan 'otosintesis

Pa"a 'rinsi'nya (er*a !nt!( menghasil(an energi listri( 'a"a sel s!rya ti'e D

memili(i (emiri'an "engan 'rinsi' (er*a 'a"a 'roses fotosintesis "i t!mb!han. 6al terseb!t

"a'at "ilihat 'a"a ambar 1# "imana "alam 'rosesnya "im!lai "engan a"anya transfer

photon(e t!mb!han "an a(an "iter!s(an 'rosesnya "engan mengalir(an ele(tron melal!i

sal!ran 'igmen "i "a!n "an selan*!tnya a(an menghasil(an (arbohi"rat "an gl!(osa. Pa"a

D# photon yang "iterima oleh fruit dye a(an menge(sitasi ele(tron yang selan*!tnya

"ialir(an (e conducting glass/I%O melal!i sal!ran %iO2.Dengan mengg!na(an rang(aian

l!ar yang mengh!b!ng(an antara conducting glass "engan counter electrode ma(a a(an"ihasil(an ar!s listri( +4,.


3/10

ambar 1. Perban"ingan Proses (emati( antara D "engan 7otosintesis +4,

%abel 1. Perban"ingan Parameter "alam el !rya "an 7otosintesis +4,

D mer!'a(an sel s!rya generasi (etiga setelah sel s!rya berbahan "asar sili(on "an

sel s!rya sili(on film ti'is. 8ala!'!n efisiensi D masih "iba5ah sel s!rya generasi

sebel!mnya# nam!n sel s!rya ini memili(i (elebihan se'erti "i*elas(an "iba5ah ini.9e!nt!ngan D antara lain +,:

1. D a"alah generasi (etiga sel s!rya yang sangat efe(tif.

2. D a"alah a'li(asi yang sangat menari( !nt!( mengganti(an sel s!rya yang

bere"ar "i 'asaran saat ini# "isebab(an (arena ringan "an ara 'emb!atannya yang

se"erhana.

3. D "a'at be(er*a 'a"a (on"isi ahaya yang sangat se"i(it# sinar matahari yang

ti"a( langs!ng# "an !aa bera5an.

4. Material "asar D yang ti"a( terbatas.

%abel beri(!t men!n*!(an bebera'a 'erban"ingan antara D "engan sel s!rya berbasis

semi(on"!(tor.

%abel 2. Perban"ingan D "engan el !rya emi(on"!(tor+,

%in*a!an el !rya emi(on"!(tor D

%rans'aransi %i"a( trans'aran %rans'aranamah ;ing(!ngan


4/10

/material = 'roses

Daya Dihasil(an %inggi en"ah

$fisiensi Daya Dihasil(an %inggi


5/10

ambar 2. (emati( Diagram $nergi "an Prinsi' 9er*a D +>,

4. 9om'onen 'enting "alam D

a. Photoeletro"e nano'artilesemi(on"!(tor ti'e o(si"a "iingin(an (arena (estabilan "alam menghin"ari photo-

corrosion'a"a band gap. elain it!# band gap yang besar /G 3e@ "ib!t!h(an !nt!(solar

spectrum yang besar. ontoh : %iO2# HnO# "# 8O3# 7e2O3# nO2#


6/10

4 %i"a( a"anya (ara(teristi( s'e(tral 'a"a "aerah ahaya tam'a( !nt!( menghin"ari

'enyera'an ahaya yang "atang 'a"a ele(trolit.

9estabilan yang tinggi bai( "alam bent!( tere"!(si ma!'!n tero(si"asi.

> Mem'!nyai re&ersibilitas tinggi yait! sifat saling membali(.

Inertterha"a' (om'onen lain 'a"a D.

Proses 'emb!atan D "ia5ali "engan 're'arasi 5or(ing ele(tro"e %iO 2yang "ila'isi "iatas

s!bstrat (on"!(tif /%O (em!"ian 'eren"aman "ye selama 12 *am "an sela*!tnya 're'arasi

o!nter ele(tro"e Pt 'a"a %O yang "iberi l!bang (eil 'a"a (e"!a !*!ngnya. elan*!tnya

a"alah assembly "ari (e"!a ele(tro"a "engan 'lasti( sealing setelahnya a"alah 'engisian

ele(trolit yang tera(hir a"alah (ara(terisasi ele(troni( "ari D terseb!t. Proses 'emb!atan

"it!n*!(an 'a"a gambar 4.

ambar 4. Proses 'emb!atan Dye ensiti-e" olar ell

"# Photosensitizer pada DSSC

Bahan 'e5arna sensiti-er dye 'a"a sel s!rya *enis ini mer!'a(an as'e( ter'enting

'enent! bai( ata! ti"a(nya 'erforma "ari sel s!rya. Antosianin a"alah (om'osisi !tama 'a"a

bebera'a 'e5arna alami "an sering "item!(an 'a"a b!ah# b!nga# "an t!mb!han. 9arena

antosianin men!n*!(an 5arna 'a"a rentang ahaya tam'a( "ari merah sam'ai bir!

"ihara'(an men*a"i sensiti-er yang efisien !nt!( semi(on"!(tor yang memili(i ban"ga'

lebar. ifat o'ti(ele(troni( yang "imili(i oleh dye meli'!ti (emam'!an dye "alam


7/10

mengabsor'si ahaya /Light harvesting efficiency L! "an meng!bahnya men*a"i transfer

ele(tron "ari dyemen!*! 'erm!(aan semi(on"!(tor 'hotoeletro"e.

Pe5arna !theni!m (om'le(s mam'! menghasil(an D "engan (on&ersi efisiesi

yang tinggi +, nam!n 'e5arna !theni!m (om'le(s ini ti"a( ses!ai "engan sistem

foto&oltai( yang ramah ling(!ngan bel!m lagi harganya yang mahal. 9eti(a seya5a

!theni!m ini "i'anas(an ma(a a(an membent!( r!theni!m tetraoCi"e yang a(an e'at

meng!a' "an menga(ibat(an (er!sa(an 'a"a mata "an sistem 'ernafasan +,. Pe5arna yang

"a'at mengganti(anya ialah yang mengan"!ng 'igmen alami yang "ie(stra(si "ari t!mb!han

"an b!ah m!"ah "i "a'at "an aman "alam 'engg!naanya "an lagi 'e5arna ini ti"a(

memerl!(an sintesis yang r!mit "an bebas ra!n men*a"i 'ilihan yang te'at sebagai

'engganti senya5a r!theni!m.

Antosianin# (arotenoi"# "an fla&onoi" mer!'a(an bebera'a *enis "ari dyenat!ral yang

sangat 'otensial "ig!na(an sebagai sensiti-er 'a"a sel s!rya D /alogero# 2013. ifat

o'ti(ele(troni( yang "imili(i oleh dyemeli'!ti (emam'!an dye"alam mengabsor'si ahaya

/Light harvesting efficiency L! "an meng!bahnya men*a"i transfer ele(tron "ari dye

men!*! 'erm!(aan semi(on"!(tor /"bsorp Photon to #urrent #onversion !fficiency"P#!.

Dye'igmen alami se'erti antosianin "ari t!mb!han "an b!ah. $.g rosella# (etan hitam#henna# b!ah berry et. 'e(tr!m J@@is antosianin "ari bebera'a 'igmen alami se'erti

6enna# b!ah herri# 'omegranate# "an ras'beri yang "i'erlihat(an 'a"a gambar "iba5ah ini.


8/10

ambar . 'e(tr!m J@@is "ari antosianin "ari bebera'a 'igmen alami .

/

a"alah absorbansi 'igmen 'a"a 'an*ang gelombang tertent! . ;6$ mening(at seiring

"engan tingginya (onsentrasi "ye.

)# Perke*+angan sensitizerensiti-er mer!'a(an (om'onen !tama "ari D (arena ia "a'at memanen sinar

matahari "an menghasil(an ele(tron tere(sitasi 'a"a semi(on"!(tor. Jnt!( 'erformansi yang

efisien# sensiti-er memili(i bebera'a syarat : g!g!s (imia yang tersera' agar memas!(i bahan

semi(on"!(tor # ting(at 6OMO F ;JMO yang efe(tif !nt!( in*e(si m!atan (e 'ita

(on"!(si semi(on"!(tor "an regenerasi "ye "ari ele(trolit# (oefisien molar yang tinggi 'a"a

"aerah ahaya tam'a( "an "i "e(at infrare" !nt!( light harvesting# photosatability yang

bai(# "an "alam bebera'a (as!s /misalnya (eti(a ele(trolit berbasis (obalt "ig!na(an "a'at

meni't(an *ara( !nt!( menghambat re(ombinasi antara ele(trolit "an 'hotoano"a +?,.

ebel!mnya# !'aya yang l!ar biasa telah "i(h!s!s(an !nt!( mengembang(an berbagai

sensiti-er yang "a'at "ibagi (e "alam bebera'a *enis se'erti 'a"a gambar .


9/10

ambar >. Plot 'rogress 'hoton!rrent efisieny "ari tah!n 1??1 sam'ai 2013

ber"asar(an lima sensiti-er.

,# Kesi*pulan

Bebera'a "ye telah "ig!na(an sebagai 'hotosensiti-er 'a"a D# nam!n 'engg!naan

bahanbahan alami men*a"i fo(!s 'erhatian (arena banya( (eterse"iaan "i alam# ramah

ling(!ngan# harga yang m!rah# "an m!"ah "isintesis sehingga "i"a'at(an sel s!rya yang

ramah ling(!ngan "an harga yang m!rah. Oleh (arananya# 'erl! 'enenlitian lebih lan*!t

mengenai masalah ini !nt!( men"a'at 'erformansi D yang efisiensi yang besar#

bebera'a hal yang bisa (ita la(!(an yait!#

Mening(at(an 'erforma "yes !nt!( menyera' foton lebih banya(

Meni'ta(an ele(trolit bar! yang a(an memberi(an tegangan yang lebih tinggi

Mengembang(an Dye ensiti-e" olar ell yang "a'at bertahan sam'ai 30 tah!n

-# .e'eren&e


10/10

+1, ;. $l haar# et al. ene5. !stain. $nergy e&. 1 /2011 21>F21.

+2, M. rKt-el# B. Oregan. # ??3F100 /200

+?, . Hhang# et al. $nergy $n&iron. i. > /2013 1443F14>4
http://www.diss.fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000002568/02_2.pdf?hostshttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000002568/02_2.pdf?hostshttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000002568/02_2.pdf?hostshttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000002568/02_2.pdf?hosts

tugas proses material lanjut

Documents