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

Pembersihan kaca ITO

6 gr TiO2 10ml asam asetat 10 tetes TritonX-100 pasta TiO2

Pembuatan pasta TiO2

Pembuatan ekstraksi bunga sepatu

Karakterisasi larutan dye

Deposisi pasta TiO2

Pembuatan elektroda karbon

Absorpsi dye

Absorpsi 2 jam Absorpsi 24 jam

Pembuatan sandwich DSSC

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

Hubungan tegangan dan arus terhadap waktu dengan

sumber cahaya matahari

Hubungan tegangan dan arus terhadap waktu dengan

sumber cahaya lampu halogen

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.