PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE ... · library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id v...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE-

SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

Disusun oleh :

ANGGIT WIRATNA PUTRI

M0213008

SKRIPSI

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

SURAKARTA

Juli, 2017


ii

PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE-

SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

Disusun oleh :


M0213008

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

SURAKARTA

Juli, 2017


iii


iv


v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang

berjudul “PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE-

SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan

saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau

ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali

telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua

pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk secara

bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta, Juli 2017

Anggit Wiratna Putri


vi

MOTTO

“Jika kamu bersyukur, maka akan aku tambah nikmat-Ku kepadamu. Tapi jika

kamu mengingkari (tidak bersyukur), maka sesungguhnya adzab-Ku sangatlah

pedih.”

(Q.S Ibrahim [14]:7)

“Dan apabila hamba-Ku bertanya kepadamu tentang aku, maka (jawablah),

bahwasanya Aku dekat. Aku mengabulkan segala permohonan orang yang berdoa

apabila ia memohon kepada-Ku”

(Q.S Al-Baqarah [2]: 186)

“Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum sampai mereka

mengubah keadaan diri mereka sendiri”

(QS. Ar-Rad [13] : 11)

“Jangan sepelekan kebaikan sekecil apa pun, meski hanya dengan menjumpai

saudaramu dengan wajah berseri-seri”

(HR. Muslim)

“Vision without action is only a dream, action without vision is only merely

passing out of time, but vision with action can definitely change the world”

(James C)

“The difference between successful person and others is not a lack of strength, not

a lack of knowledge, but rather lack of will”

(Vince Lombardi)


vii

PERSEMBAHAN

Karya ini saya persembahkan untuk :

1. Bapak, Ibu, adik atas segala doa, dukungan dan usaha yang telah diberikan

kepada saya

2. Keluarga besar Material Research Group

3. Teman-teman Entitas Mahasiswa Fisika 2013 beserta keluarga besar Program

Studi Fisika FMIPA UNS


viii

Pengaruh Luasan Aktif Sel Terhadap Efisiensi Dye-Sensitized Solar Cell

(DSSC)


Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh pengaruh panjang dan lebar sel DSSC

pada modul terhadap parameter efisiensinya. Setiap sel dirangkai menjadi sebuah

modul dengan menggunakan koneksi eksternal seri tipe Z. Penelitian pertama, sel

aktif memiliki lebar tetap 9 cm dengan variasi panjang 0,5, 1, dan 1,5 cm. Modul

mempunyai luasan aktif tetap sebesar 54 cm2 dengan variasi jumlah sel yaitu 12, 6,

dan 4 sel. Penelitian kedua, sel aktif memiliki panjang tetap 0,5 cm dengan variasi

lebar 3, 6, dan 9 cm. Modul mempunyai luasan aktif tetap sebesar 9 cm2 dengan

variasi jumlah sel yaitu 6, 3 dan 2 sel. Keithley I-V meter digunakan untuk menguji

sifat listrik sel dan modul DSSC. Dari hasil pengujian karakterisasi diperoleh

efisiensi terbaik variasi panjang sel pada panjang 0,5 cm sebesar 0,4149% dan

efisiensi modul terbaik pada modul 2 yang terdiri 6 sel yaitu 0,2234%. Pada variasi

lebar sel, efisiensi terbaik terdapat ketika lebar sel 9 cm yaitu 0,0759%, dan efisiensi

modul terbaik pada modul 3 yang terdiri dari 2 sel yaitu sebesar 0,0767%.

Kata kunci : DSSC, koneksi eksternal seri tipe Z, variasi luasan aktif


ix

The Effect Of Active Cell Area On The Dye-Sensitized Solar Cell efficiency

(DSSC)

Anggit Wiratna Putri

Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences

Sebelas Maret University

ABSTRACT

This study is aimed to obtain the effect of DSSC cell length and width on module

to DSSC efficiency parameters. Each cell was assembled into a module using an

external series connection of Z type. First study, the variation of active cell length

has a width 9 cm and length of 0.5, 1, and 1.5 cm. The module has a fixed active

area of 54 cm2 with a variation in the number of cells of 12, 6, and 4 cells. Second

study, the variation of active cell width has a length of 0.5 cm and width of 3, 6,

and 9 cm. The module has a fixed active area of 9 cm2 with variations in cell

numbers of 6, 3 and 2 cells. Keithley I-V meter is used to characterize the electrical

properties of cells and modules DSSC. From the results of characterization testing

obtained the best efficiency of cell length variation at 0.5 cm length of 0.4149% and

the best module efficiency in a module consisting of 6 cells is 0.2234%. In the

variation of cell width, the best efficiency is found when cell width 9 cm is

0,0759%, and best module efficiency in module consist of 2 cell is 0,0767%.

Keyword : DSSC, type Z series external circuit, active area variation.


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan

karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi untuk mendapatkan

gelar Sarjana Sains. Judul skripsi ini adalah “Pengaruh Luasan Aktif Sel Terhadap

Efisiensi Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)”. Penulis mengucapkan terimakasih

kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan Skripsi ini.

Atas bantuan yang sangat besar selama proses pengerjaan Skripsi ini, ucapan

terimakasih secara khusus penulis sampaikan kepada:

Dalam penyusunan Skripsi ini tidak terlepas dari peran serta dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak, Ibu, adik beserta keluarga besar yang selalu memberikan dukungan,

semangat dan do’a.

2. Bapak Dr. Fahru Nurosyid, S.Si, M.Si selaku pembimbing pertama yang

selalu memberikan bimbingan, motivasi dan support yang tiada henti.

3. Bapak Dr. Agus Supriyanto, S.Si, M.Si selaku pembimbing kedua yang

memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan skripsi.

4. Bapak Drs. Harjana M.Si., Ph.D selaku pembimbing akademik yang

senantiasa memberikan dukungan, semangat beserta motivasi dari awal

semester hingga akhir semester berakhir.

5. Sistha, Errinda, Nilam, Regina dan Nandani sahabat yang selalu setia

menemani, memberikan support dan membatu dalam proses penelitian.

6. Maya, Mbak Dinasti, Mbak Seti, Mbak Ayu, Mbak Zizah, Mas Salaf, Julian,

Andi, Miftah dan rekan-rekan Material Research Group lainnya yang telah

memberikan dukungan dan bantuan dalam proses penelitian.

7. Teman-teman seperjuangan Ratna, Azizah, Sofi, Sinta, Reza, Nanda, Luluk,

Arni, Salwa, Hilma, Rica, Desi, Ferifta, Hanifah, Qisma, Wara, Feni, Nayla,

Noor, Rizki Ari, Esti, Lintang, Fahrul, Bangun, Trio, Oky, Maarif,

Sudigdyo, Brenda, Andika, Ilham, Arifin, Barep, Chiran serta teman-teman


xi

Entitas Mahasiswa Fisika (EMF) 2013 lainnya yang senantiasa memberi

dukungan, semangat dan doa.

Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan

dengan balasan yang lebih baik. Aamiin.

Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penulisan Skripsi ini,

namun demikian penulis berharap semoga karya kecil ini memberikan manfaat

kepada semua pihak.

Surakarta, 7 Juli 2017

Penulis


xii

PUBLIKASI

Sebagian skripsi saya yang berjudul “Pengaruh Luasan Aktif Sel Terhadap Efisiensi

Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)” dipresentasikan pada International Conference

On Science and Applied Science (ICSAS) 2017. Surakarta, 29 Juli 2017 (Oral

Presentation) dengan judul “Optimization Of Active Cell Area On The Dye-

Sensitized Solar Cell efficiency”.

https://icsas.uns.ac.id/?schedConf=ICSAS2017

https://icsas.uns.ac.id/?schedConf=ICSAS2017


xiii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... v

HALAMAN MOTTO ................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... vii

HALAMAN ABSTRAK ............................................................................... viii

HALAMAN ABSTRACT ............................................................................. ix

KATA PENGANTAR ................................................................................... x

HALAMAN PUBLIKASI ............................................................................. xi

DAFTAR ISI .................................................................................................. xii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv

DAFTAR SIMBOL ....................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Batasan Masalah .............................................................................. 2

1.3 Perumusan Masalah ........................................................................ 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 4

2.1 Sel Surya ......................................................................................... 4

2.2 Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) .................................................. 4

2.3 Perkembangan Modul DSSC .......................................................... 5

2.4 Prinsip Kerja DSSC ........................................................................ 6

2.5 Material DSSC ................................................................................. 7

2.5.1 Substrat ................................................................................ 7

2.5.2 Karakteristik TiO2 ................................................................ 7

2.5.3 Zat Pewarna (Dye) ............................................................... 7

2.5.4 Elektrolit .............................................................................. 8

2.5.5 Platina .................................................................................. 8

2.6 Metode Screen Printing ................................................................... 9

2.7 Karakteristik I-V .............................................................................. 9

2.8 Rangkaian Seri dan Paralel Sel Surya ............................................. 10

2.9 Koneksi Rangkaian Seri .................................................................. 11

2.9.1 Koneksi Monolitik ............................................................... 11

2.9.2 Koneksi Tipe W ................................................................... 12

2.9.3 Koneksi Tipe Z .................................................................... 12

BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 13

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 13

3.2 Alat dan Bahan ................................................................................ 13


xiv

3.2.1 Alat Penelitian ..................................................................... 13

3.2.2 Bahan Penelitian .................................................................. 14

3.3 Prosedur Penelitian ......................................................................... 15

3.3.1 Preparasi Substrat Dengan Variasi Ukuran Modul .............. 16

3.3.2 Pembuatan Pasta TiO2 18 NR-T .......................................... 18

3.3.3 Pendeposisian lapisan TiO2 pada elektroda kerja ................ 18

3.3.4 Pembuatan Dye Ruthenium N 719 ....................................... 19

3.3.5 Substrat direndam dalam Dye .............................................. 19

3.3.6 Pendeposisian platina pada elektroda lawan ........................ 20

3.3.7 Penggabungan sel menjadi sebuah modul ........................... 20

3.4 Karakterisasi Sifat Listrik ................................................................ 21

3.5 Analisis Data ................................................................................... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 23

1.1 Karakteristik I-V Terhadap Luasan Aktif Sel dengan Variasi

Panjang sel ....................................................................................... 23

1.2 Karakteristik I-V Modul Dengan Variasi Panjang Sel..................... 25

1.3 Karakteristik I-V Terhadap Luasan Aktif Sel dengan Variasi

Lebar sel .......................................................................................... 27

1.4 Karakteristik I-V Modul Dengan Variasi Panjang Sel..................... 28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 30

5.1. Kesimpulan ................................................................................... 30

5.2. Saran ............................................................................................. 30

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 31

LAMPIRAN .................................................................................................... 36


xv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Variasi panjang sel .............................................................................16

Tabel 3.2. Variasi panjang sel pada modul .........................................................17

Tabel 3.3. Variasi lebar sel ..................................................................................17

Tabel 3.4. Variasi lebar sel pada modul ..............................................................17

Tabel 4.1. Karakteristik I-V setiap sel, lebar 9 cm dengan variasi panjang sel ...24

Tabel 4.2. Karakteristik I-V setiap modul variasi panjang sel ............................26

Tabel 4.3. Hambatan Modul Variasi Panjang Sel ...............................................26

Tabel 4.4. Karakteristik I-V setiap sel, panjang 0,5 cm dengan variasi

lebar sel ...............................................................................................................27

Tabel 4.5. Karakteristik I-V setiap modul dengan variasi lebar sel ....................29

Tabel 4.6. Hambatan Modul Variasi Lebar Sel ..................................................29


xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Struktur DSSC ................................................................................ 5

Gambar 2.2. Prinsip Kerja DSSC ........................................................................ 6

Gambar 2.3. Absorbansi UV-Vis Dye Ruthenium N 719 .................................... 8

Gambar 2.4. Metode screen printing ................................................................. 9

Gambar 2.5. Karakteristik I-V Sel Surya ........................................................... 9

Gambar 2.6. Kurva I-V untuk (a) N parallel (b) N seri ....................................... 10

Gambar 2.7. Koneksi Monolitik ......................................................................... 11

Gambar 2.8. Koneksi seri tipe W ........................................................................ 12

Gambar 2.9. Koneksi Seri Tipe Z ....................................................................... 12

Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian........................................................ 15

Gambar 3.2. Substrat kaca FTO .......................................................................... 16

Gambar 3.3. Skema ukuran sel dan modul DSSC dengan variasi panjang ........ 16

Gambar 3.4. Skema ukuran sel dan modul DSSC dengan variasi lebar ............. 17

Gambar 3.5. Alat ultrasonic cleaner ................................................................... 18

Gambar 3.6. Pasta TiO2 yang sudah dilarutkan etanol ....................................... 18

Gambar 3.7. Proses deposisi pasta TiO2 dengan metode screen printing ........... 19

Gambar 3.8. Larutan dye ruthenium ................................................................... 19

Gambar 3.9. Elektroda kerja diremdam dalam dye ............................................. 19

Gambar 3.10. Hasil deposisi platina pada elektroda lawan ................................ 20

Gambar 3.11. Modul DSSC dengan tipe koneksi eksternal seri tipe Z variasi

panjang sel ................................................................................... 20

Gambar 3.12. Modul DSSC dengan tipe koneksi eksternal seri tipe Z variasi

lebar sel ........................................................................................ 21

Gambar 3.13. (a)Alat Karakterisasi I-V Keitley (b) Skema rangkaian alat I-V

Keitley ............................................................................................ 21

Gambar 4.1. Kurva I-V setiap sel, lebar 9 cm dengan variasi panjang sel .......... 23

Gambar 4.2. Kurva I-V Kurva I-V setiap modul dengan variasi panjang sel ...... 25

Gambar 4.3. Kurva I-V setiap sel, panjang 0,5 cm dengan variasi lebar sel ....... 27

Gambar 4.4. Kurva I-V setiap modul dengan variasi lebar sel ........................... 28


xvii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

Isc short-circuit current Ampere (A)

Imax Arus maksimum Ampere (A)

Voc open-circuit voltage Volt (V)

Vmax Tegangan maksimum Volt (V)

FF Fill Factor -

Pmax Daya keluaran Watt (W)

Pin Daya masukan Watt (W)

Rs Hambatan rangkaian kΩ

η Efisiensi %

A Luas area m2

P Panjang M

L Lebar M

PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE ... · library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id v...

Documents

Transcript of PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE ... · library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id v...