BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Sel surya generasi pertama berbahan semikonduktor slikon (Si) yang

Transkripsi

1 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Sel surya generasi pertama berbahan semikonduktor slikon (Si) yang berbentuk kristal tunggalatau kristal jamaktelah mapan dan mempunyai efisiensi berkesan ±25%(Green, et al., 2011). Sel surya generasi pertama saat ini sudah banyak diproduksi secara komersial.sel surya generasi pertama ini sulit dalam manufaktur dan biaya produksinya sangat tinggi. Oleh karena itu, saat ini para peneliti mengembangkan sel surya alternatif menggunakan bahan organik. Pembuatan sel suryaorganik ini relatif mudah dan murah.salah satu sel surya alternatif berbahan organik tersebut adalah Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC). DSSC merupakan sel surya generasi ke-3. Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)jugadisebut photoelectrochemical solar cells (PSCs) yang terdiri dari elektroda, semikonduktor, elektrolit, dan counter electrode. Padasel surya jenis DSSC, semikonduktor diletakkan di atas substrate transparent conductive oxide (TCO). Semikonduktor memiliki peran sebagai media difusi electron tereksitasi yang berasal dari pewarna menuju elektroda(yamamoto et al., 2011). Di lain pihak, counter electrode yang berperan sebagai katalis elektron. Dye(pewarna) sebagai zat warna digunakan dalam DSSC yang berasal dari berbagai macam sumber tumbuh-tumbuhan, dan juga pewarna sintetis.pewarna itu berfungsi sebagaisensitizer dalam DSSC, karena semikonduktur tidak dapat menyerap cahaya tampak secara efektif.sensitization

2 2 material semikonduktur seperti TiO 2, dan ZnO, dalam hal penyerapan cahaya tampak dilakukan dengan bantuan zat pewarna. Selain semikonduktor dan bahan pewarna dalam komponen struktur DSSC juga harus mempunyai satu unsur penting lagi yaitu elektrolit yang berfungsi sebagai mediator terjadinya reaksi redoks (reduksi dan oksidasi). Keberadaan elektrolit ini menjadi penting dalam DSSC karena sebagai media untuk mensuplai elektron ke bahan pewarna.elektrolit yang digunakan dalam DSSC konvensional umumnyaberbentuk cair yang berasal dari I 2. Elektrolit I 2 mempunyai sifat mudah menguap (Luque and Hegedus, 2003)sehingga jika terjadi kebocoran atau pelindung tidak baik mengakibatkan sel surya DSSC mudah kering. Selain itu sel surya DSSC dengan elektrolit cair juga kurang stabil. Hal inilah yang mendorong penulis untuk melakukan penelitian lebih lanjut tentang pengembangan elektrolit solid-state pada sel surya DSSC. Pada sel surya DSSC yang menggunakan elektrolit solid-stateperlu kajian yang cukup mendalam. Karena kemampuan DSSC tersebut sendiri dipengaruhi berbagaifaktor, antara lain konduktivitas ionik, rekombinasi elektron, kristalinitas dari polimer, morfologi permukaan elektrolit yang mempengaruhi interface antara semikonduktor dan elektrolit(alias and Mohamad, 2012, Kalaignan, et al., 2006). Parameter tersebut berpengaruh pada transport electron yang mengalir ke elektroda. Karena bentuk elektrolit solid-state, maka kontak antara elektrolit padat dengan semikonduktor padat dapat menjadi persoalan tersendiri. Menariknya, dalam pengembangan semikonduktor dan elektrolit padat dapat dilakukan dengan cara membuat bentuknya menjadi serat. Hal ini

3 3 disebabkan karena bahan dasar elektrolit padat adalah polimer dan begitu juga semikonduktor dapat dibuat dari bahan yang dilarutkan dalam polimer. Polimer yang mempunyai sifat konduktif dapat dibuat serat dengan menggunakan mesin elektrospining. Dengan demikian baik semikonduktor maupun elektrolit padat homoginitas morfologi permukaannya dapat direakayasa dan dikontrol dengan mengontrol kesesuaian ukuran serat antara kedua permukaan sehingga kontak dan interlocking-nya baik. Parameter-parameter mesin elektrospinning untuk mendapatkan padanan (pasangan) permukaan semikonduktor dan permukaan elektrolit menarik untuk diteliti lebih jauh melalui penelitian ini dan dapat diyakini bahwa hal ini belum pernah diteliti sebelumnya Rumusan Masalah Permasalahan penelitian ini adalahsebagai berikut: 1. Bagaimana membuat elektrolit solid-state menggunakan elektrospinning untuk aplikasi sel surya DSSC? 2. Bagaimana pengaruh homogenitas permukaan pada fill factor dan efisiensi sel surya DSSC? 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mendapatkan parameter optimum pembuatan elektrolit solid stated menggunakan mesin elektrospining untuk memperoleh permukaan yang sesuai antara permukaan elektrolit dan permukaan semikonduktor.

4 4 2. Mendapatkan efisiensi dari sel surya DSSC dilihat dari sisi homogenitas permukaan semikonduktor dan elektrolit solid-state Manfaat Penelitian Dari penelitian yang dilakukan dapat memberikan manfaat sebagai berikut: 3. Mendapatkan pengetahun tentang proses pembuatan sel surya DSSC sebagai alat konversi energi untuk memanfaatkan energi matahari menjadi energi listrik. 4. Mendapatkan penjelasan baru terkait mekanisme peningkatan fill factor dan efisiensi sel surya DSSC berbasis solid-state yang diproduksi dengan menggunakan mesin elektrospinning Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Semikonduktor diperoleh dari mesin elektrospinning dengan bahan dasar larutan zincacetate/polyvinyl alcohol (ZnAc/PVA) dengan perbandingan massa 1:4. 2. Bahan elektrolit padat adalah campuran PVA/Aquades dengan perbandingan massa 1:10, dan redox couple NaI = 3,3 gr, I2 = 0,5239 gr, HPA = 0,0055 gr dilarutkan dalam 30 ml Acetonitrile. Bahan pewarna yang digunakan adalah ruthenium (N719). 3. FTO yang dipakai bermerk Pilkington dengan nilai hambatan sekitar 30 W/cm 2.

5 5 4. Counter electrode dibuat dengan bahan Hexa chloro platinic acid- H 2 PtCl 6 (Merck). 5. Luas aktif dari sel surya adalah 1 cm x3 cm.