FABRIKASI DAN KARAKTERISASI SEL SURYA BERBASIS BAHAN ORGANIK DAN POLIMER MENGGUNAKAN KLOROFIL ALAM DAN P3HT

Transkripsi

1 FABRIKASI DAN KARAKTERISASI SEL SURYA BERBASIS BAHAN ORGANIK DAN POLIMER MENGGUNAKAN KLOROFIL ALAM DAN P3HT Disusun oleh : FREDICHA ARYA NUGRAHA M SKRIPSI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Oktober, 2013

2 FABRIKASI DAN KARAKTERISASI SEL SURYA BERBASIS BAHAN ORGANIK DAN POLIMER MENGGUNAKAN KLOROFIL ALAM DAN P3HT Disusun oleh : FREDICHA ARYA NUGRAHA M SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Oktober, 2013 i

3 ii

4 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang berjudul FABRIKASI DAN KARAKTERISASI SEL SURYA BERBASIS BAHAN ORGANIK DAN POLIMER MENGGUNAKAN KLOROFIL ALAM DAN P3HT adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi skripsi tidak berisi tentang materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapat 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 yang telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis. Surakarta, 7 Oktober 2013 Fredicha Arya Nugraha iii

5 MOTTO..Allah tidak memikulkan beban kepada seseorang melainkan sekedar apa yang Allah berikan kepadanya. Allah kelak akan memberikan kelapangan sesudah kesempitan. (Qs. At Thalaq:7) Jadikan sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu. (QS. Al-Baqarah:45) iv

6 PERSEMBAHAN Sebuah karya yang sangat berharga ini, saya persembahkan untuk orang orang terhebat yang pernah saya temui di dunia ini: 1. Orang tuaku tercinta yang selalu memberikan dukungan jasmani rohani, ketulusan dalam memberi dan menerima, mengajari saya banyak hal tentang betapa pentingnya apa yang kita miliki, dan inspirator dalam mencapai sesuatu karena keyakinan bahwa kekuatan cinta dan Allah akan selalu memberikan apa yang kita usahakan. 2. Keluargaku Galaksi 2008 (Al Muhalla, Agus, Ardi, Bayu, Bugar, Bakti Alam, Bekti, Catur, Dimas, Defi, Farid, Hendrik, Jarot, Kris, Lintang, Miftah, Nuril, Reza, Roni, Setyo, Sidiq, TPU, Yasin, Yoga, Zuhdi, Arrini, Avita, Dewi, Dian, Dwi, Erma, Fitri, Intan, Ika, Juanita, Kuni, Lia, Lila, Lina, Pungki, Priska, Qonita, Restu, Serli, Tesa, Yen, dan Zulfa) yang telah membersamai selama kuliah di jurusan Fisika. 3. Seluruh penggurus HIMAFIS FMIPA UNS periode Dewi, Mbak Nia, Mbak Nita, Mas Boy, Nafiah, Elsa. Terima kasih sudah menemani saya penelitian sampai penelitian ini terselesaikan dengan baik, terima kasih waktunya dan ilmu yang sudah diberikan. Selalu ada untuk terus berusaha apa yang dicapai karena kehidupan itu butuh perjuangan dan perubahan untuk menjadi lebih baik. Kata asa tidak hanya cukup sampai disini karena karya berharga ini adalah awal dari karya berharga lainnya yang kelak akan saya karyakan. v

7 FABRIKASI DAN KARAKTERISASI SEL SURYA BERBASIS BAHAN ORGANIK DAN POLIMER MENGGUNAKAN KLOROFIL ALAM DAN P3HT FREDICHA ARYA NUGRAHA Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Telah dilakukan fabrikasi dan karakterisasi sel surya berbabasis bahan organik dan polimer menggunakan klorofil alam dan P3HT. Klorofil diambil dari isolasi Spirulina sp dengan metode Kromatografi. Karakterisasi optik menunjukkan spektrum absorbansi klorofil terjadi pada panjang gelombang 410 nm dan 667 nm sedangkan untuk P3HT spektrum absorbansi muncul pada panjang gelombang nm. Untuk karakterisasi sifat listrik klorofil dan P3HT diperoleh bahwa peningkatan arus terjadi secara linear terhadap respon cahaya. Fabrikasi lapisan aktif sel surya organik menggunakan metode spin coating sedangkan fabrikasi elektroda negative menggunakan metode evaporator.variasi dilakukan pada lapisan P3HT dengan jumlah lapisan yaitu 1 lapis, 3 lapis, 5 lapis dan 7 lapis. Sel surya organik diuji karakteristik I-Vnya dengan pencahayaan pada intensitas 1000 watt/m 2 menggunakan sumber cahaya xenon dengan luas area 10 mm 2. Pengujian menunjukkan sel surya organik 7 lapis P3HT mempunyai karakteristik I-V yang terbaik dibandingkan jumlah lapisan P3HT lainnya. Kata kunci : sel surya organik, P3HT, klorofil, spin coating vi

8 FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF SOLAR CELLS BASED ORGANIC MATERIAL AND POLYMER USING NATURAL CHLOROPHYLL AND P3HT FREDICHA ARYA NUGRAHA Physics Department, Faculty of Mathematics and Sciences, Sebelas Maret University ABSTRACT Fabrication and characterization of organic solar cells based organic material and polymer using natural chlorophyll and P3HT have been investigated in this present work. Chlorophyll was extracted from Spirulina sp by column chromatography method. It was found that the absorbance spectra of chlorophyll was at 410 nm and 667 nm while nm for P3HT. The electrical properties of chlorophyll and P3HT showed that a linear increase of current in response to light. The active layer of organic solar cells was fabricated by spin coating method, while the negative electrode was fabricated by evaporatoring technique. Variation of layer number of P3HT was made i.e. 1, 3, 5 and 7 layers. The IV characteristic of the organic solar cells was measured by using xenon light at intensity of 1000 Watt/m 2 and area of 10 mm 2. It was obtained that the organic solar cells having 7 layers of P3HT has the best I-V characteristics compared with the other P3HT layer number. Keyword : organic solar cell, P3HT, chlorophyl, spin coating vii

9 KATA PENGANTAR Alhamdulilah, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul Fabrikasi dan Karakterisasi Sel Surya Berbasis Bahan Organik dan Polimer Menggunakan Klorofil Alam dan P3HT. Penulis menyadari bahwa masih terdapat keterbatasn sehingga skripsi ini tidak dapat diselesaikan tanpa bantuan saran, dorongan, perhatian dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati perkenankan penulis menghaturkan terima kasih kepada 1. Bapak Dr. Agus Supriyanto, S.Si., M.Si. selaku pembimbing I yang selalu memberikan ilmunya dan arahan serta memberikan semangat kepada penulis. 2. Bapak Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si selaku pembimbing II memberikan bimbingan, pengarahan, dorongan dan perhatian sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. 3. Seluruh akademisi Universitas Sebelas Maret khususnya Jurusan Fisika FMIPA UNS. Penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Surakarta, 7 Oktober 2013 Penulis viii

10 PUBLIKASI Sebagian skripsi saya yang berjudul Fabrikasi dan Karakterisasi Sel Surya Berbasis Bahan Organik dan Polimer Menggunakan Klorofil Alam dan P3HT dipublikasikan pada Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika (JTAF) Volume 1 No. 2 tahun ix

11 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii HALAMAN MOTTO... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... v HALAMAN ABSTRAK... vi HALAMAN ABSTRACT... vii KATA PENGANTAR... viii HALAMAN PUBLIKASI... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Sel Surya Organik Struktur Sel Surya Organik Homojunction Heterojunction Karakteristik Sel Surya Material Sel Surya Organik Elektroda PEDOT : PSS P3HT Klorofil Spirulina sp Metode Fabrikasi Spin Coating Evaporasi Karakterisasi Karakteristik Sifat Optik Karakteristik Sifat Listrik Karakterisasi AFM BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan Alat Penelitian Bahan Penelitian Diagram Penelitian x

12 Karakterisasi Larutan Klorofil Karakterisasi Polimer P3HT Fabrikasi Sel Surya Organik Prosedur Penelitian Karakterisasi Klorofil Ekstraksi Spirulina sp Kromatografi Kolom Karakterisasi Optik Larutan Klorofil Karakterisasi Listrik Larutan Klorofil Karakterisasi P3HT Karakterisasi Optik P3HT Karakterisasi Listrik P3HT Karakterisasi Ketebalan P3HT Fabrikasi Sel Surya Organik BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Larutan Klorofil dari Spirulina sp Karakterisasi Optik Larutan Klorofil Karakteristik Listrik Larutan Klorofil Karakterisasi Polimer P3HT Karakterisasi Optik P3HT Karakterisasi Ketebalan P3HT Karakterisasi Listrik P3HT Karakterisasi Sel Surya Organik BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

13 DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1. Ilustrasi mekanisme transport elektron pada devais SSO... 9 Gambar 2.2. Struktur sel surya organik (a) bilayer/schottky (b) heterojunction Gambar 2.3. Bentuk khusus dari kurva I-V solar cell Gambar 2.4. Spektrum absorbansi klorofil Gambar 2.5. Proses spin coating Gambar 2.6. Skema Hukum Lambert-Beer Gambar 2.7. Skema cara kerja AFM Gambar 3.1. Diagram alir penelitian karakterisasi Klorofil Gambar 3.2. Diagram alir penelitian karakterisasi P3HT Gambar 3.3. Diagram alir penelitian fabrikasi sel surya organik Gambar 3.4. Skema PCB sebagai substrat lapisan tipis P3HT Gambar 3.5. Struktur sel surya organik FTO/Pedot:PSS/P3HT/Klorofil/Al Gambar 4.1. Hasil Isolasi ekstraksi Spirulina sp Gambar 4.2. Spektrum absorbansi larutan klorofil Gambar 4.3. Grafik I-V larutan klorofil Gambar 4.4. Spektrum absorbansi P3HT Gambar 4.5. Grafik I-V P3HT Gambar 4.6. Grafik karakteristik Sel Surya Organik xii

14 DAFTAR TABEL halaman Tabel 4.1. Nilai perbandingan konduktivitas larutan klorofil Tabel 4.2. Tabel hasil karakterisasi ketebalan lapisan tipis P3HT Tabel 4.3. Nilai perbandingan konduktivitas P3HT xiii