UNJUK KERJA DSSC BERBASIS TiO 2 DENGAN DYE RUTHENIUM

Transkripsi

1 UNJUK KERJA DSSC BERBASIS TiO 2 DENGAN DYE RUTHENIUM Yulius Indrajaya, Nji Raden Poespawati Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI Depok 16424, Indonesia yoyo19791_19791@yahoo.com ABSTRAK Tulisan ini akan membahas mengenai efek annealing terhadap parameter V oc, I sc, dan FF pada DSSC berbahan dasar TiO 2. Enam buah sel telah dibuat dengan memvariasikan suhu yaitu C, C, C, C, C, C. Parameter V oc lalu diukur dengan menggunakan multimeter sesaat setelah difabrikasi. I sc diukur dengan memberikan resistansi (beban) pada sel. Sumber cahaya menggunakan lampu pijar dengan lux Dari hasil fabrikasi didapat bahwa sel dengan temperatur annealing C menunjukkan hasil yang paling optimum. PERFORMANCE OF TiO 2 -BASED DSSC with RUTHENIUM DYE ABSTRACT This Essay will discuss about annealing effect for V oc, I sc, and FF parameter on TiO 2 -based DSSC. Six cells have been fabricated with variation C, C, C, C, C, C of temperature. V oc parameter is measured using multimeter when cells were recently fabricated. I sc parameter is measured with given internal resistance. The source of light is halogen bulb lamp with lux From the result, we got that cell with annealing temperatur of C was the most optimum keywords: solar cell; DSSC; annealing; TiO 2 ; V oc ; I sc ; FF; lux PENDAHULUAN Peningkatan kadar karbon dioksida yang tinggi dari 280 ppm menjadi 380 ppm dalam kurun waktu 100 tahun belakang ini telah menarik perhatian yang luar biasa dari seluruh penjuru dunia dalam beberapa tahun belakangan ini. Menyadari keadaan ini, diperlukan sebuah energi terbarukan yang mampu menekan penggunaan bahan bakar fosil. Bahkan perlu disadari bahwa peningkatan permintaan konsumsi terhadap bahan bakar minyak di negara-

2 negara berkembang akan terus mengalami peningkatan. Pertumbuhan ekonomi yang pesat di berbagai macam negara berkembang dan negara dengan pangsa pasar yang luas seperti China dan India membuat permintaan terhadap bahan bakar fosil terus meningkat sampai tahun 2030 sebesar 50% setiap tahunnya [1]. Berbagai macam energi terbarukan berusaha diteliti dan dipelajari lebih lanjut untuk menunjukkan keunggulan masing-masing. Salah satu energi terbarukan yang turut di teliti adalah energi terbarukan dari cahaya matahari atau biasa disebut energi matahari. Seiring dengan perkembangan terhadap teknologi, terutama divais elektronika fotovoltaik, energi matahari semakin menawarkan terobosan baru dan terdepan dalam bidang energi yang terbarukan. Untuk mengetahui besarnya energi matahari yang diperlukan, seseorang dapat melakukan perhitungan terhadap daya yang mampu didapat dalam satu luasan tertentu di muka bumi. Setiap tahunnya dunia mengkonsumsi kurang lebih 18000TWh. Data ini diambil tahun 2004 [1]. Asumsikan bahwa penyinaran matahari di daerah Afrika Utara kurang lebih 2000kWh per m 2 per tahunnya. Seandainya energi tersebut mampu dikonversikan, walau hanya 15% -nya saja, maka hanya diperlukan 250 km 2 luas dari zona tersebut untuk bisa melakukan supply terhadap seluruh dunia. Dye sensitized solar cells (DSSC) adalah solar cell generasi berikutnya yang merupakan salah satu teknologi termaju, dengan efisiensi mampu mencapai 10 % (1cm 2 ). DSSC didasari pada bahan semikonduktor TiO 2, yang disensitisasi dengan dye organik. DSSC disebut juga sebagai kinetic solar cell, maksudnya tidak ada in-built electric field yang menyebabkan pemisahan muatan carriers, namun rating perubahan tetap konstan untuk ekstraksi elektron (melalui difusi) dan rekombinasi elektron. Perpindahan carrier terjadi di dalam sel, hal ini menyebabkan DSSC lebih rentan terhadap cacat dan impuritas. Biaya produksi DSSC ini juga terbukti lebih murah dibandingkan dengan sel surya silikon. Namun state of art DSSC mengalami kekurangan daripada state of art sel surya silikon yaitu pada sisi efisiensitasnya. Ada berbagai macam faktor yang mempengaruhi tingkat efisiensitas DSSC. Salah satu parameter yang dapat dianalisa adalah suhu. Pada tulisan kali ini akan dibuat DSSC berbasis TiO 2 dengan menganalisa pengaruh annealing terhadap parameter V oc, I sc dan FF pada DSSC dengan bahan dasar TiO 2. Lapisan tipis dari TiO 2 dideposisikan pada indium tin-oxide (ITO) dengan menggunakan proses stirring dengan metode doctor blade untuk membuat lapisan yang tipis di atas gelas ITO. Kemudian lapisan tipis tersebut dipanaskan (annealing) pada

3 temperatur yang berbeda dengan variasi dari C sampai dengan C dengan pertambahan 50 0 C untuk setiap variasinya. Tulisan ini merupakan suatu riset yang dilakukan untuk melihat efek annealing terhadap parameter V oc, I sc dan FF dari DSSC. Yang mana parameter tersebut akan mempengaruhi kepada karakteristik dari DSSC dengan bahan dasar TiO 2. Adapun tujuan dari penulisan ini adalah membuat DSSC berbasis TiO 2 dengan efisiensi yang paling tinggi. TINJAUAN TEORITIS 2.1 DSSC (DYE SENSITIZED SOLAR CELL) Teknologi DSSC Dye Sensitized Solar cell (DSSC) adalah generasi baru dari solar cell yang menunjukkan performa yang menjanjikan karena harga materialnya yang murah dan proses pembuatannya yang cukup sederhana. Pada Gambar 1 diperlihatkan DSSC secara sederhana serta bagian-bagian penyusunnya. (a) (b) Gambar 1 (a) DSSC (b) penampang melintang DSSC [2]

4 Fungsi DSSC terbentuk karena interaksi dari anoda dan katoda, nanopartikel dalam Titanium Dioksida (TiO 2 ) yang dilapisi dengan dye yang peka terhadap cahaya, lalu dikelilingi oleh lautan elektrolit. Anoda dibuat transparan, hal ini memungkinkan cahaya matahari dapat diserap oleh bagian dalam dari solar cell tersebut. Di antara anoda dan katoda terdapat nanopartikel dari TiO 2 dan bertindak sebagai jalan bagi elektron untuk melalui sel. Nanopartikel TiO 2 ini dilapisi dengan dye yang mampu menyerap cahaya dan mengubah energi foton (cahaya) menjadi elektron (listrik). Larutan elektrolit mengisi bagian di antara TiO 2 dan membantu elektron mengalir dari katoda menuju molekul dye. Elektrolit di sini berguna sebagai bahan yang mampu mengisi ulang elektron yang telah lepas dari dye. Bagian katoda pada sel biasanya terbuat dari grafit atau platinum. Bagian anoda mengirim elektron dari solar cell menuju kabel atau perangkat lain yang memakai sumber solar cell, yang kemudian elektron tersebut loop back menuju katoda. Pada Gambar 2 ditunjukkan lapisan pada DSSC. Gambar 2 Lapisan pada DSSC DSSC memisahkan dua fungsi yang disediakan oleh silikon dalam desain sel tradisional. Biasanya silikon bertindak baik sebagai sumber foto elektron, atau sebagai penyedia medan listrik untuk memisahkan tegangan dan menciptakan arus. Dalam DSSC, sebagian besar semikonduktor hanya digunakan untuk mentransport tegangan,

5 maka foto elektron dihasilkan oleh pewarna fotosensitif terpisah. Pemisahan tegangan terjadi pada permukaan antara semikonduktor, pewarna dan elektrolit. Molekul-molekul dye berukuran cukup kecil (berukuran nanometer), maka dalam proses menjaring jumlah cahaya yang masuk, lapisan molekul dye perlu dibuat cukup tebal, lebih tebal daripada molekul nanopartikel sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, nanomaterial yang digunakan sebagai scaffolding untuk menahan sejumlah besar molekul pewarna dalam matriks 3-D, meningkatkan jumlah molekul untuk setiap luas permukaan sel tertentu. Dalam desain yang ada, scaffolding ini disediakan oleh bahan semikonduktor, yang berfungsi ganda Cara Kerja DSSC Semua benda yang mampu menghasilkan listrik, pasti datang dari kemampuannya untuk menghasilkan arus. Dalam hal ini, DSSC, elektron harus bisa mengalir dari satu sisi sel ke sisi sel yang lain. Dengan kata lain elektron harus bisa mengalir dari katoda menuju anoda. Elektron mengalir melalui larutan elektrolit dan nanopartikel TiO 2 untuk menghasilkan arus. Ini merupakan arus yang dipakai oleh semua peralatan listrik di luar sel tersebut. Pada Gambar 3 diperlihatkan aliran elektron dalam DSSC Gambar 3 Aliran Elektron di dalam DSSC [2]

6 Pada DSSC, nanopartikel TiO 2 digunakan sebagai konduktor karena kemampuannya untuk mampu tersusun bersama seperti pada Gambar 3 dan membentuk sebuah jaringan yang besar bagi elektron untuk mampu mengalir. TiO 2 bersifat transparan sehingga tidak mempengaruhi aliran elektron. Elektron berasal dari lapisan dye yang menyelimuti partikel TiO 2 ketika mendapatkan paparan cahaya (foton). Warna yang berbeda yang dipakai pada dye dapat menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda, yang artinya juga membawa tingkatan energi yang berbeda. Bagian kosong, seperti terlihat pada Gambar 4, terisikan oleh larutan elektrolit, yang mana melakukan transfer elektron dari katoda menuju dye. Gambar 4 Aktifitas elektron pada partikel TiO2 dalam DSSC[2] Elektron dalam DSSC mengalir secara random dari satu partikel TiO 2 ke partikel yang lain sampai elektron tersebut mencapai anoda. Secara ideal, setiap elektron harusnya mampu mencapai anoda walau dalam kurun waktu yang berbeda. Pada kenyataanya, ukuran dan densitas TiO 2 memberikan pengaruh bagi perjalanan elektron tersebut. Semakin kecil ukuran partikel TiO 2, semakin besar kecacatan yang mungkin terjadi dalam partikel tersebut yang menyebabkan rugi elektron dalam larutan elektrolit. Namun begitu, semakin kecil ukuran partikel, dalam volume yang tetap, semakin banyak area yang mampu dilapisi oleh dye. Semakin kecil densitas partikel akan menghasilkan keluaran yang sama, tapi menyebabkan elektron memiliki jalur yang lebih sedikit untuk menuju anoda. Menemukan ukuran dan densitas yang optimal pada nanopartikel TiO 2 adalah hal yang wajib diperhatikan untuk membuat luasan area maksimum bagi dye untuk mampu menutupi TiO 2 sekaligus menciptakan jalur yang sebanyak-banyaknya bagi elektron untuk menuju

7 anoda. Hal ini diperlukan untuk menciptakan arus keluaran yang lebih besar. Pada Gambar 5 diperlihatkan perbesaran dari struktur dye pada partikel TiO 2 Gambar 5 Perbesaran lapisan Dye pada partikel TiO2[2] Partikel berwarna putih merepresentasikan foton, partikel ungu merepresentasikan molekul dye. Ketika foton menabrak molekul dye, energi dari foton diserap masuk ke dalam molekul dye. Molekul dye tersebut masuk dalam keadaan eksitasi dan mengeluarkan elektron. Elektron yang keluar tersebut berpindah melalui nanopartikel TiO 2 untuk mencapai anoda. (Bila partikel TiO 2 mengalami cacat, maka elektron akan hilang dalam larutan elektrolit) Molekul dye yang telah mengeluarkan elektron mulai mengalami dekomposisi karena elektron yang dikeluarkan adalah elektron dalam molekul tersebut sendiri. Pada tahap ini, molekul tersebut tidak dapat lagi mengeluarkan elektron. Elektrolit memegang peranan dalam tahap ini. Larutan elektrolik mampu menggantikan elektron yang hilang pada molekul dye. Molekul elektrolit dalam larutan (iodine) dapat memberikan elektron kepada molekul dye yang membutuhkannya. Ketika elektron diberikan, molekul iodine teroksidasi menjadi triiodine, yang akan terus melayang sampai melakukan kontak dengan katoda. Ketika semua proses telah terjadi maka arus listrik dihasilkan. Elektron keluar dari dye dan mengalir dari anoda menuju perangkat yang dialiri oleh DSSC dan kembali menuju ke sel melalui katoda. Elektron dari katoda tersebut memulihkan elektron yang diperlukan oleh iodine yang kemudian juga memulihkan elektron yang diperlukan oleh molekul dye, dan proses ini terus berjalan dalam siklus. 2.2 KONVERSI LUX MENJADI WATT Nilai efisiensi pada sel didapatkan dengan menggunakan persamaan:

8 (1) Di mana V oc adalah tegangan pada Open-circuit, I sc adalah arus pada hubung singkat, FF adalah Fill Factor dan Pin adalah input daya terhadap sel. Nilai FF nantinya akan didapat dengan menggunakan Yang mana FF juga merupakan perbandingan antara: (2) di mana V oc Di sini adalah normalized V oc yang dinyatakan dengan menggunakan persamaan: (3) (4) di mana V oc didapat dari pengukuran langsung terhadapa sample. Dari sumber tersebut, dapat diperoleh parameter lux dengan menggunakan alat ukur luxmeter. Berdasarkan pada Persamaan (2.8), diperlukan parameter Pin yang mampu didapat melalui parameter lux. Lux adalah lumen per satuan. Lux (luminous flux) dapat diartikan pula sebagai total dari cahaya tampak yang menunjukkan intensitas pencahayaan pada suatu permukaan tertentu. Cahaya akan tampak semakin redup bila seiring bertambahnya luasan area yang disinari. Cahaya memiliki dualitas sifat sebagai materi dan gelombang. Dengan sendirinya cahaya memiliki energi dalam tingkatan tertentu. Daya (W) yang dikirimkan oleh suatu sumber cahaya berbanding lurus dengan iluminasi, Ev (lux) dikalikan dengan luasaran area (m 2 ) dibagi dengan luminous efficiency, η(lm/w). Yang diekspresikan sebagai berikut: (5) Pada Tabel 1 diperlihatkan nilai efficacy dari beberapa sumber cahaya.

9 Tabel 1 Sumber cahaya dan efficacy Sumber: di mana nilai η (efficacy)(lumen/watt) pada perhitungan didapat dari membagi nilai lumens dengan daya dari sumber cahaya. Tabel 2 memperlihatkan perbandingan lumen pada berbagai jenis lampu dengan daya yang berbeda. Tabel 0 Lumen vs Daya pada berbagai jenis lampu Sumber: FABRIKASI DSSC 3.1 KONSTRUKSI Dalam desain Grätzel, sel memiliki 3 bagian utama (Gambar 6). Di bagian atas adalah anoda transparan yang terbuat dari timah dioksida fluorida-doped (SnO 2 : F) disimpan di bagian belakang plat (biasanya gelas). Pada bagian belakang plat konduktif ini adalah lapisan

10 tipis titanium dioksida (TiO 2 ), yang terbentuk menjadi struktur yang sangat berpori. TiO 2 hanya menyerap sebagian kecil dari foton matahari (yang ada di UV) [7] pelat tersebut kemudian direndam dalam campuran pewarna ruthenium-polypyridine fotosensitif (juga disebut molekul sensitizers [7]) dan pelarut. Setelah perendaman film dalam larutan pewarna, lapisan tipis zat pewarna yang tersisa terikat secara kovalen pada permukaan TiO 2 tersebut. Gambar 6 Susunan dari DSSC[3] Sebuah plat terpisah kemudian dibuat dengan lapisan tipis elektrolit iodida tersebar pada lembar konduktif, biasanya logam platina. Kedua plat tersebut kemudian digabung dan ditutup untuk mencegah elektrolit dari kebocoran [8]. DSSC ini jauh lebih murah dibandingkan dengan silikon karena DSSC tidak memerlukan langkah-langkah manufaktur mahal.tio 2, misalnya, sudah banyak digunakan sebagai dasar cat. 3.2 METODOLOGI PENELITIAN Uji coba akan dilakukan dengan cara memfabrikasi DSSC dengan memvariasikan nilai annealing pada sel yaitu untuk nilai C, C, C, C, C, C. Fabrikasi ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Penumbuhan lapisan TiO 2 dengan metode elektroforesis Ketebalan TiO 2 dapat diatur dengan memvariasikan waktu elektroforesis. Semakin lama elektroforesis yang dilakukan, semakin tebal lapisan TiO 2 yang terbentuk

11 b. Peresapan dye ke dalam lapisan TiO 2 dengan metode elektroforesis Proses elektroforesis digunakan untuk memudahkan dye masuk ke dalam lapisan TiO 2. Semakin banyak partikel dye yang dapat terserap ke dalam lapisan TiO 2, semakin tinggi tegangan V oc yang dihasilkan. c. Penumbuhan counter electrode Proses ini melibatkan pelapisan kaca ITO oleh karbon/platina dengan menggunakan teknik slip-casting. d. Pengaturan temperatur annealing Kaca ITO yang telah dilapisi oleh TiO 2 akan dipanaskan dengan variasi temperatur. Diharapkan dengan semakin tingginya temperatur annealing, nilai V oc yang didapatkan semakin tinggi. e. Injeksi elektrolit dan assembly DSSC Struktur DSSC yang akan dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 7 Gambar 7 Struktur DSSC yang akan difabrikasi [3] Sesuai dengan rencana riset yang menitikberatkan pada DSSC yang dibangun di atas lapisan kaca ITO, maka rencana fabrikasi akan dilakukan dengan beberapa alternatif sebagai berikut: a. DSSC dibangun di atas kaca ITO, tanpa adanya perubahan pada struktur DSSC b. Variasi suhu yang akan diberikan adalah C, C, C, C, C, C 3.3 UJI COBA Sebelum uji coba, pertama, dilakukan fabrikasi. Langkah pertama disiapkan terlebih dahulu alat dan bahan yang akan dipergunakan. Bubuk TiO 2 disiapkan terlebih dahulu. Tiga setengah gram bubuk TiO 2 dicampur dengan etanol 15 ml selama 15 menit untuk membuat pasta yang akan dipergunakan. Pasta yang sudah dibuat lalu digetarkan dengan ultrasonic cleaner selama 30 menit agar didapatkan pasta yang homogen. Setelahnya pasta tersebut

12 dideposisikan di atas kaca ITO menggunakan teknik slip casting dengan metode doctor blade untuk membuat lapisan tipis dengan luas 1 x 1 cm 2. Lalu sample dipanaskan dengan variasi suhu C, C, C, C, C, C. Sesudahnya sample direndam pada larutan dye (ruthenium complex) selama 24 jam. Kemudian larutan elektrolit ditambahkan pada sample untuk kemudian ditutup dengan menggunakan kaca ITO yang lain sebagai bagian elektrodanya. Dari hasil fabrikasi sel tersebut, akan dicatat nilai V oc dengan menggunakan bantuan lampu pijar (lux 17000) dengan jarak 20 cm. Sel dihubungkan langsung dengan alat ukur yaitu multimeter. Pengukuran ini dilakukan tanpa beban. Nilai I sc didapat dengan memberikan beban pada sel yang telah terfabrikasi dan didapat dengan menggunakan hukum kirchoff (V = I x R). Nilai I sc yang didapatkan memang bukan merupakan nilai Short Circuit yang sebenarnya. Nilai I sc didapatkan dengan mencatat nilai yang tertera pada multimeter dengan keadaan sample yang tidak dihubungkan dengan beban. Nilai FF nantinya akan didapat dengan menggunakan persamaan (2). Di mana v oc di sini adalah normalized V oc yang dinyatakan dengan menggunakan persamaan (4). Melalui parameter di atas yang didapatkan melalui pengukuran, akan dilakukan perhitungan analisis yang mampu memberikan nilai terhadap efisiensitas yang dihasilkan oleh DSSC dengan menggunakan persamaan (1). HASIL UJI COBA DAN ANALISA Pada saat fabrikasi divariasikan temperatur annealing mulai dari C, C, C, C, C, C. Pada DSSC separasi terhadap pasangan elektron-hole terdapat pada permukaan semikonductor yang merupakan nanopartikel TiO 2. Cahaya diserap untuk menghasilkan elektron yang berasal dari perpindahan elektron dari HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) menuju LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) dan elektron diinjeksikan menuju conduction band dari semiconductor. Tidak seperti semikonduktor tipe junction, DSSC adalah semikonduktor photoelectric chemical yang memiliki tipe solid/liquid junction. Hal ini diekspresikan oleh persamaan: (61)

13 Gambar 8 menjukkan band level pada DSSC. Pada gambar juga diterangkan bagaimana jalur elektron mampu berpindah dari dye menuju anoda lalu ke load dan kembali menuju katoda di mana elektron akan dipakai dalam proses redox dalam siklus. Gambar 8 Band Level pada DSSC [13] Melalui analisa di atas, dye memegang peranan yang sangat penting. Dye menyerap energi cahaya untuk mengeksitasikan elektron dari ground state sampai pada tingkat eksitasi. Untuk melakukan hal ini, dye harus memenuhi beberapa kriteria. Yang pertama dye harus mampu menyerap cahaya sebanyak mungkin dari sinar input yang diterima. Kedua, dye harus mampu menginjeksikan elektron dengan mudah melalui reaksi kimia ke dalam permukaan partikel semikonduktor nano. Ketiga, dye harus memiliki nilai energi level yang sesuai. Dalam artian tingkat energi HOMO dan LUMO harus dalam level yang sesuai agar memudahkan mobilitas elektron ke dalam conduction band semikonduktor. Keempat, dye harus mampu memiliki stabilitas parameter thermal dan optis. Salah satu faktor terpenting dalam menentukan efisiensi dari DSSC adalah porositas dari nanopartikel di dalamnya. Perlu diperhatikan bahwa perubahan porositas tidak bisa hanya dinilai dari satu sisi saja. Dapat dianalogikan bahwa semakin besar nilai porositas, semakin banyak ruang kosong di antara nanopartikel TiO 2. Gambar 9 memperlihatkan perbandingan antara bahan dengan porositas tinggi dan rendah.

14 (a)porositas tinggi (b)porositas rendah Gambar 9 Perbandingan nilai porositas (a) porositas tinggi (b) porositas rendah Semakin besar porositas pada sel, semakin sedikit jalur yang mampu dilalui oleh elektron. Hal ini menyebabkan elektron perlu melalui jarak yang cukup jauh untuk mencapai anoda dari katoda. Namun di saat yang sama, semakin kecil porositas, semakin sedikit pula nanopartikel yang mampu diselimuti oleh dye. Hal ini menyebabkan semakin sedikit jumlah elektron yang mampu tereksitasi karena elektron yang merupakan output dari DSSC berasal dari elektron yang tereksitasi pada dye. Pemanasan pada nanopartikel TiO 2 memberikan perubahan pada nilai porositas. Hal ini terutama dilihat pada data berupa V oc yang diukur pada sel setelah sel selesai dibuat. Besarnya nilai porositas berbanding lurus dengan annealing yang dilakukan terhadap nanopartikel TiO 2. Semakin tinggi suhu yang diberikan, maka partikel akan semakin memuai dan mulai berinterkasi satu sama lain. Semakin diperbesar lagi suhu yang berikan, partikel TiO 2 akan mulai membentuk formasi Kristal. Antar partikel dalam TiO 2 akan memuai dan seolah memakan partikel yang lainnya. Hal ini menyebabkan semakin berkurangnya jumlah partikel, namun semakin besar ukuran partikel dari tiap atomnya. Hal ini menyebabkan porositas semakin besar. Gambar 10 memperlihatkan hasil SEM dari porositas TiO 2 dengan perbesaran 5000 kali. Gambar 10 Gambar SEM dari Porositas Nanopartikel TiO 2 [3]

15 Hal ini juga ditunjukkan melalui data sebagai berikut: Tabel 3 Pengaruh Variasi Temperatur terhadap V oc Temp Voc (mv) Voc (V) ,3 0, ,5 0, ,7 0, ,2 0, ,1 0, ,6 0,0746 Dari data terlihat bahwa semakin tinggi annealing, akan semakin tinggi pula nilai V oc yang diukur. Namun setelah melewati angka C, nilai V oc menjadi turun. Hal ini disebabkan karena efek dari porositas yang memiliki efek mengubah jumlah dye yang mampu dieksitasi dan jalur yang diberikan terhadap elektron untuk bisa mencapai anoda. Namun lain halnya dengan I sc, tidak terlihat perubahan nilai yang signifikan terhadap nilai I sc dilihat dari pengaruh annealing dengan temperatur C, C, C, C, C, C. Berikut adalah data yang diperoleh: Tabel 0 Pengaruh Variasi Suhu terhadap I sc Temp I sc (ma) I sc (A) 100 0,0112 0, ,011 0, ,0107 0, ,0112 0, ,0112 0, ,0112 0, Pengukuran pada percobaan DSSC ini tidak hanya mengukur nilai I sc namun juga mengukur nilai I pada close loop dan menghasilkan nilai yang sesuai. Maksudnya adalah seiring dengan peningkatan nilai V oc, nilai I juga mengalami kenaikan. Berikut adalah data yang diperoleh:

16 Tabel 5 V oc vs I Temp V oc (mv) I(µA) ,3 1, ,5 2, ,7 8, ,2 1, ,1 2, ,6 1,8 Data tersebut diambil dengan menggunakan tahanan 2000 Ω dan dengan memvariasikan suhu. Dari data yang telah didapat terlihat bahwa walaupun nilai I sc tidak berubah, tapi nilai arus yang melewati beban akan sesuai dengan nilai V oc yang didapat pada sel. Hal ini menunjukkan bahwa V oc memiliki peranan yang penting. V oc yang tinggi menunjukkan seberapa besar arus yang mampu diberikan terhadap beban. Hal ini sesuai dengan persamaan efisiensi pada persamaan (2.8). Di mana nilai I merupakan parameter yang menyusun besaran FF dalam persamaan. FF dinyatakan dengan persamaan (2.10): I maksimun dan V maksimum akan membuat nilai FF semakin besar. Nilai I yang didapat pada pengukuran adalah nilai I maksimum. Karenanya semakin besar nilai I maka semakin besar nilai FF yang didapat. Nilai FF yang semakin mendekati 1 adalah nilai FF yang semakin baik. Hal ini disebabkan tidak ada faktor yang semakin mengecilkan nilai efisiensi pada sel. Setelah seluruh parameter diperoleh yaitu V oc, I sc dan FF, kemudian mencari nilai Pin yang merupakan daya dari sumber yang telah dipilih. Pin pada percobaan menggunakan Lampu pijar Philips 40Watt dengan nilai Lux yang bervariasi dari dan pada perhitungan akan diambil nilai rata-rata dari daya input. Pengukuran tidak menggunakan sinar matahari, karena pada saat pengambilan data, langit mendung dan nilai lux dari cahaya matahari semakin berfluktuasi dan sangat berbeda pada pengambilan hari pertama dan hari ke dua. Hal ini yang menjadi alasan daya input menggunakan lampu pijar sebagai sumbernya. Lux meter diletakkan bersebelahan dengan sel, di mana bagian sensor diposisikan sejajar dengan sel. Daya input dihitung dengan menggunakan persamaan (9). Setelah mendapatkan nilai Pin, maka nilai efisiensi mampu didapatkan dengan menggunakan persamaan (2.8). Dan berikut adalah data yang didapatkan:

17 Tabel 6 Nilai Efisiensi dengan Variasi Temperatur Temp I sc (ma) I sc (A) effeciency E E E E E E- 06 Nilai efisiensi yang didapat mengalami peningkatan seiring bertambahnya temperatur annealing yang diberikan. Namun peningkatan efisiensi hanya berada pada nilai C, C, C. Ketika temperatur annealing semakin ditingkatkan, efisiensi tidak lagi menunjukkan peningkatan. Nilai efisiensi semakin turun. Hal ini disebabkan semakin rendahnya nilai V oc pada sel. Hal ini disebabkan karena porositas sel berubah. Semakin besar porositas, menyebabkan semakin sedikit jalur yang dapat dilewati elektron. Namun semakin besar porositas menunjukkan bahwa luas permukaan nanopartikel TiO 2 yang mampu ditutupi oleh dye semakin kecil. Yang artinya semakin sedikit pula dye yang mampu tereksitasi. Nilai efisiensi yang didapat kecil. Hari ini disebabkan karena fabrikasi tidak mampu dilakukan dengan keadaan yang sangat ideal. Kaca konduktifitas untuk penelitian dipakai berkali-kali sehingga setiap proses penyucian akan semakin mengikis lapisan konduktivitas pada sel. Hal ini diprediksi merupakan pengaruh terbesar mengapa efisiensi tidak mampu mencapai nilai yang tinggi. Nilai I sc yang didapat pada percobaan bukan merupakan Nilai I sc yang sebenarnya. Karena pengukuran I sc menggunakan beban. Nilai I sc yang sebenarnya akan memiliki nilai yang lebih besar dari nilai yang tercatat. Nilai I sc akan lebih besar karena disebabkan karena untuk mengukur nilai I sc yang sebenarnya hanya perlu menggunakan hambatan dalam sample yang sangat kecil. Walau begitu, bisa dipastikan bahwa cara yang dilakukan mampu memberikan hasil yang cukup baik. Hal ini disebabkan mampu dicapainya nilai FF yang cukup tinggi yaitu 0, Nilai tersebut didapat dengan menggunakan persamaan (2.8) di mana parameter V oc pada persamaan ini adalah normalized V oc dan dikonversikan menggunakan persamaan (2.11). Dengan menggunakan nilai V oc yang didapat dari pengukuran, maka nilai normalized V oc mampu didapatkan. Pada tabel 4.5 diperlihatkan nilai FF pada uji coba

18 Tabel 7 Nilai FF pada uji coba Temp V oc (mv) V oc (V) v oc Ln v oc - ln v oc +1 FF ,3 0,0513 1,984 0, ,989 2,984 0, ,5 0,1585 6,129 1, ,205 7,129 0, ,7 0,2547 9,849 2, ,491 10,849 0, ,2 0,0512 1,980 0, ,987 2,980 0, ,1 0,0521 2,015 1, ,009 3,015 0, ,6 0,0746 2,885 1, ,603 3,885 0, Dengan mampu dicapainya nilai FF yang cukup tinggi pada uji coba menandakan metode percobaan yang dilakukan sudah cukup baik. FF adalah perbandingan antara daya maksimum dengan V oc dan I sc. Semakin tidak ideal keadaan bahan dan alat yang dipakai, akan semakin buruk parameter Vmp, Imp, V oc, dan I sc. Namun begitu perbandingannya akan bernilai linear. Semakin kecil nilai Vmp dan Imp, nilai V oc dan I sc tampak mengikuti. Karenanya mampu didapat nilai FF yang cukup sesuai dengan teori. FF dengan nilai mendekati 0.7 adalah nilai FF yang sudah mendekati angka yang baik menurut Gratzel [12]. Nilai efisiensi yang didapat tidak mampu memberikan nilai yang besar menandakan bahwa alat dan bahan yang digunakan selama fabrikasi tidak mampu mendekati kondisi ideal. Sel dihasilkan dari alat yang tidak ideal, namun parameter Pin didapat dari alat lain yang memiliki faktor idealitas yang berbeda. Sehingga efisiensi yang didapatkan menjadi sangat kecil. Berdasarkan analisa tersebut, dapat dikatakan bahwa nilai FF menentukan apakah uji coba yang dilakukan cukup baik atau tidak. Dari data yang didapat, terlihat bahwa hasil data yang terbaik adalah ketika temperatur annealing adalah C dengan nilai V oc = mv, I sc = ma, FF = , efisiensi = %. KESIMPULAN Berdasarkan pada hasil uji coba dan analisa didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Berdasarkan data yang didapat, unjuk kerja DSSC yang paling baik adalah dengan temperatur annealing C yaitu V oc = 254,7 mv, I sc = ma, FF = 0,690489, efisiensi = 0,002459%.

19 2. Dari hasil uji coba, peningkatan temperatur annealing C, C, C, menghasilkan nilai efisiensi DSSC semakin meningkat, yaitu 0,000248%, 0,001344%, 0,002459%. DAFTAR REFERENSI Artikel Jurnal: Gratzel, M Dye-sensitized solar cells. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 4: 145. doi: /s (03) Ni, M., Leung, M.K.H., Leung, D.Y.C. & Sumathy, K An Analytical Study of Porosity Effect on Dye-Sensitized Solar cell Performance. Solar Energi Materials & Solar cells 90: Nuryadi, Ratno. Ganes Shukri Numerical and Experimental Studies of Porosity Effect on TiO 2 DyeSensitized Solar cell Performance. Proceeding The 2 nd International Skripsi on Chemistry 2011: Universitas Padjajaran. Haiying Wan, "Dye Sensitized Solar cells", University of Alabama Department of Chemistry, p. 3 Gratzel, M Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Review 4 page 145 Bai, Yu; Cao, Yiming; Zhang, Jing; Wang, Mingkui; Li, Renzhi; Wang, Peng; Zakeeruddin, Shaik M.; Grätzel, Michael (2008). "High-performance dye-sensitized solar cells based on solvent-free electrolytes produced from eutectic melts". Nature Materials 7 (8): 626 Tributsch, H "Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve". Coordination Chemistry Reviews 248: doi: /j.ccr Brian O'Regan, Michael Grätzel (24 October 1991). "A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO 2 films". Nature 353 (6346): doi: /353737a0. Laporan Penelitian: Winantyo, Rangga Efek Porositas TiO 2 di DSSC Terhadap Karakteristik I-V Curve. Laporan penelitian Riset Terhadap Sel Surya Tersensitasi Zat Warna yang Dibangun di tas Lapisan Silikon Secara Simulasi dan Experimental