LOGO

MOCH LEONARD SIDIK2409100066

BIDANG MINAT REKAYASA BAHAN

Pembimbing I ,

Dr. Ing. Doty Dewi Risanti, ST.MT

Pembimbing II ,

Dyah Sawitri, ST, MT

1. Terjadinya krisis energi dunia

2. Perkembangan Solar Cell

3. Perkembangan DSSC

LATAR

BELAKANGPERMASALAHAN TUJUAN

Bagaimanakah Karakteristik pewarna komposit

dengan basis Anthocyanin dari kulit manggis

pengaruhnya terhadap efisiensi DSSC yang

dihasilkan.

Menganalisa karakteristik dari pewarna komposit

berbasis Anthocyanin dan pengaruhnya terhadap

efisiensi DSSC yang dihasilkan.

ROSELA (HIBISCUS

SABDARIFFA)

VARIASI LUAS PERMUKAAN

LAPISAN TiO2

Nurrisma Puspitasari

(Fisika ITS)

BUNGA SEPATUVARIASI LAMA ABSORPSI

DYE

Henni Eka Wulandari

(Fisika ITS)

DAUN BAYAMVARIASI JARAK SUMBER

CAHAYA PADA DSSC

Maya Sukma Widya

Kumara (Fisika ITS)

pacar kuku, mangsiMangsi (2.36 x 10-2),

mix(1.17 x 10-2%), pacar

kuku (2.24 x 10-3%)

Rizal Fuadhi(Kimia

ITS)

Wortel,kolmerah,

daun seledri, kunyit

wortel (0,08%), kol merah

(0,16%), daun seledri

(0,25%), dan 0,43% untuk

Curcumin dari kunyit.

komposit basis Chlorophyl

(0,57%).

A. Z. Abidin dkk (T.Kim

ITB)

1

JUDUL

Tujuan

Permasalahan

Latar Belakang

SINTESIS ZAT WARNA KOMPOSIT BERBASIS

ANTHOCYANIN DARI EKSTRAK KULIT MANGGIS,

WORTEL, DAN KUNYIT SEBAGAI FOTOSENSITISER

PADA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

2

Batasan Masalah

3

Untuk Komposit Dye (single layer)

menggunakan campuran seimbang (berdasarkan

volume) antara :

•Anthocyanin + Curcumin (perbandingan 1:1)

•Anthocyanin + Beta Carotene (perbandingan 1:1)

•Anthocyanin + Beta Carotene + Curcumin

(perbandingan 1:1)

Perendaman dilakukan selama 12 jam untuk

masing – masing layer dan pada single layer

perendaman juga dilakukan selama 12 jam.

Pelapisan TiO2 pada kaca TCO menggunakan

metode doctor blade

Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)

Ditemukan oleh Michael Grätzel and Brian

O'Regan pada tahun 1991

Dengan unsur dasar struktur nano, dan

kumpulan dari nanopartikel Titanium Dioksida

berdiameter sekitar 20 nm yang saling

terhubungkan

TiO2 memiliki permukaan yang sangat tahan

terhadap transfer elektron yang terjadi secara

terus menerus

4

Komponen DSSC

Fotoanoda yang dilapisi nanopori TiO2, dye

sebagai fotosensitizer, larutan elektrolit, dan

counter elektroda yang dilapisi platina

5

elektrolit

TiO2 + dye

Kaca + TCO

Kaca + TCO

Platina

Prinsip Kerja DSSC

6

I3- + 2e-

3I-

D + e- D*

2D+ + 3e- I3

- + 2D

Natural Dye

Berfungsi melengkapi kekurangan TiO2 dan

bertugas menyerap foton dari sinar matahari

Ruthenium complex memiliki efisiensi tertinggi

yang mencapai 11-12%

Zat pewarna alami memiliki kriteria sebagai dye

untuk DSSC dan sintesis yang mudah serta

harganya yang murah karena dapat diperoleh

dari tumbuh – tumbuhan disekitar kita

7

Performasi DSSC

Performasi DSSC biasanya digambarkan melalui

kurva arus-tegangan (I-V)

SCOC

MPPMPP

IV

IVFF

. FFIVP SCOCMAX ..

Cahaya

MAX

P

P

8

METODOLOGI PENELITIAN

9

10

Ekstraksi dye

DIKERINGKAN

11

Ekstraksi dye

DIKERINGKAN

UV-VIS Anthocyanin

www.themegallery.com12

1.666 (399 nm)

UV-VIS Curcumin

www.themegallery.com13

2.092 (470 nm)

UV-VIS Beta Carothene

www.themegallery.com14

2.444 (471 nm)

Sintesis TiO2

www.themegallery.com

TiCl3 10 ml +

4,7 ml aquades

dan 0,3 HCL

37%

2-3menit, 45oC.20 ml HCL 37%

NH4OH 25%. 50 ml

15

Joint Committee on Powder Difraction

Standard (JCPDS)

www.themegallery.com16

20 25 30 35 40 45 50 55 602Theta (°)

0

100

200

300

400

500

Inte

nsity (

counts

)

XRD

www.themegallery.com

25.3909

17

37.973048.1174 53.9098;

55.047162.7489

Scherrer

TiO2 A : =

= 23.115

TiO2 B : =

= 18.163

TiO2 C : =

= 12.712

www.themegallery.com18

Pelapisan TiO2 pada Kaca TCO

Pembuatan pasta : 2 gr TiO2 + 0,7 ml aquades

sambil digerus di mortar. Kemudian

ditambahkan 1 ml CH3COOH 98% + 0,1 ml

Triton X-100. Kemudian disinter pada

temperatur 225oC selama 2 menit

www.themegallery.com19

Perendaman Kaca TCO Berlapis TiO2 pada

Dye

Setelah kaca TCO yang berlapis TiO2 disinter,

kemudian didinginkan selama beberapa menit.

Selanjutnya, kaca TCO direndam di dalam

larutan pewarna selama 12 jam

www.themegallery.com20

Pengukuran Efisiensi Konversi Cahaya

dengan IPCE

pengujian sensitivitas DSSC terhadap panjang

gelombang cahaya tampak

www.themegallery.com

][][

][].[1240[%]

2

2

cmWPnm

cmAJnmeVIPCE

cahaya

SC

1240 = faktor konversi cahaya

JSC = kerapatan arus (µA cm-2)

λ = panjang gelombang (nm)

Pcahaya = daya (µW cm-2).

21

Pcahaya pada cahaya tampak

www.themegallery.com22

www.themegallery.com

400 450 500 550 600 650 700

0

20

40

60

80

100

120

IPC

E (

%)

(nm)

ABC'

AB'

AC

AB

ABC

ACB'

AC'

-1400 410 420 430 440 450 460 470 480 490

0

2

4

6

8

10

12

KURVA I-V

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

5

10

15

20

25

30

35

40

I (

A)

V(mV)

AB setelah fitting

AB sebelum fitting

AB' sebelum fitting

AB' setelah fitting

Kurva I-V DSSC AB (single layer) dan AB’ (multi layer)

KURVA I-V

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0

2

4

6

8

10

12

14

AC

V(mV)

I (

A)

AC'

Kurva I-V DSSC AC (single layer) dan AC’ (multi layer)

KURVA I-V

0 50 100 150 200 250 300 350

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

I(A

)

V(mV)

ABC' setelah fitting

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3 ABC' sebelum fitting

ABC sebelum fitting

ABC setelah fitting

ACB'

Kurva I-V DSSC ABC (single layer), ABC’ (multi layer), dan

ACB’ (multi layer)

Hasil Penelitian

NO Natural Dye Absorption Peak

1 Anthocyanin (A) 1.666 (399 nm)

2 Beta Carothene (B) 2.444 (471 nm)

3 Curcumin ( C ) 2.092 (470 nm)

24

Uji UV-VIS

Pengujian Kerja

No Kombinasi Voc

(mV)

Isc

(A)

Vmpp

(mV)

Impp

(A)

FF

(%)

η

(%)

1 AB 34,54 7 33,23 1,2 16,49 0,0002

2 AB’ 164,8 37,3 138,3 9,9 22,27 0,019

3 AC 33,5 3,2 28,87 2,3 61,94 0,001

4 AC’ 41 12,4 16,12 4,7 14,90 0,001

5 ABC 24,35 3 14,4 1,8 35,48 0,0004

6 ABC’ 343,2 77,7 170,9 50,4 32,30 0,042

7 ACB’ 160 34 90,3 15,4 25,56 0,019

Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang telah

dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut,

Perbedaan komposisi komposit dye berpengaruh

terhadap efisiensi yang dihasilkan oleh DSSC,

komposisi pewarna komposit AB menghasilkan

efisiensi terendah yaitu 0,0002%

Komposisi pewarna komposit multi layer dengan 3

layer dye ABC’ memiliki efisiensi tertinggi sebesar

0,042% dan Fill Factor sebesar 32,30%.

DSSC dengan pewarna komposit multi layer

memiliki efisiensi yang lebih tinggi yaitu ABC’

sebesar 0,042% dari pewarna komposit single

layer, yaitu AB 0,0002%.

KESIMPULAN

LOGO

SKEMA PENGUKURAN IPCE

• Monokromator (CT-10T,

JASCO)

• Lampu halogen (GR-150)

• Optical Power Meter

(Thorlab S-120C).

SEL SURYA SILIKON

Ketika junction disinari, photon (energi sama

atau lebih besar dari lebar pita energi

semikonduktor) menyebabkan eksitasi

elektron dari pita valensi ke pita konduksi

dan akan meninggalkan hole pada pita

valensi.

Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam

material sehingga menghasilkan pasangan

elektron-hole.

Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya,

maka elektron dari area n akan kembali ke area-p

sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus

akan mengalir.

TETRAGONAL & ORTHORHOMBIC

SINTESIS AuNP’s

Au NPs disintesis dengan metode

reduksi kimia. 3mM of HAuCl4 (aq)

(Alfa Aesar Chemical Co., UK) 30 ml

ditambahkan kedalam 5mMof

tetraoctylammonium bromide (TOAB)

(Sigma Chemical Co., USA) dan 80 ml

hexane.

Kemudian 0.05Mof NaBH4(aq) (Alfa Aesar Chemical Co.,

UK) 25 ml ditambahkan ke larutan, dan warnanya berubah

dari kuning hitam. Au NPs dimodifikasi dengan

tetraoctylammonium bromide. Anoda dicelupkan pada

larutan Au NPs selama 48 jam.

Teknik ini berusaha untuk mendeposisikan

TiO2 pada permukaan yang lebih lebar

menggunakan alat yang disebut

electrospinning. Electrospinning terdiri dari

jarum suntik yang mengandung bahan yang

akan disimpan dan mounting plate yang

menjadi target yang akan dilapisi. Target

dan jarum suntik yang terhubung ke sumber

tegangan yang akan menciptakan

electropotential. Perbedaan antara alat

suntik dan mounting plate di kisaran 1000

volt. Ketika cairan di dalam jarum suntik

secara perlahan dipompa keluar, solusi akan

mendorong dengan kecepatan tinggi

menuju target karena adanya medan listrik.

ELECTROSPINNING

Teknik terakhir yang menghasilkan hasil yang paling konsisten adalah

variasi dari proses deposisi yang telah digunakan sebelumnya. Teknik ini

terdiri dari lukisan permukaan substrat konduktif dengan menggunakan

sikat udara. Perangkat cold spraying terdiri dari pistol penyemprotan

dengan nozzle yang berfungsi untuk menembakkan TiO2 pada substrat,

yang didorong dengan udara terkompresi sehingga jumlah udara yang

datang dari nozzle dapat dikontrol sehingga laju aliran dapat stabil.

Sebuah faktor penting untuk dipertimbangkan adalah rasio dari pelarut

(misalnya 2-propanol) dengan TiO2 . Pelarut yang terdapat dalam larutan

akan menguap dalam perjalanan menuju target. Oleh karena itu, jumlah

pelarut dalam larutan TiO2 harus lebih banyak dibandingkan dengan teknik

Doctor-blade, dalam rangka menghindari gumpalan partikel

COLD SPRAYING