Logo SEMINAR TUGAS AKHIR. Henni Eka Wulandari Pembimbing : Drs. Gontjang Prajitno, M.Si

Transkripsi

1 SEMINAR TUGAS AKHIR 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 Henni Eka Wulandari Pembimbing : Drs. Gontjang Prajitno, M.Si Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012 Logo

2 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.

3 Rumusan Permasalahan Bagaimana membuat DSSC dengan TiO 2 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 TiO 2.

4 Batasan Masalah Pada penelitian ini, menggunakan dye yang merupakan dari ekstraksi bunga sepatu. TiO 2 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. TiO 2 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 TiO 2 yaitu 2 jam dan 24 jam dengan menggunakan sumber cahaya matahari dan cahaya lampu halogen.

5 Tujuan Membuat DSSC dengan TiO 2 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 TiO 2.

6 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.

7 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.

8 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.

9 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.

10 Struktur Dye Sensitized Solar Cell Struktur DSSC terdiri dari : Elektroda kerja : Kaca ITO, TiO2, dye Elektrolit Elektroda pembanding : karbon

11 Titanium Dioxida (TiO 2 ) TiO 2 merupakan bahan semikonduktor Dalam aplikasi pada DSSC, umumnya digunakan TiO 2 pada fasa anatase karena mempunyai kemampuan fotokatalitik yang tinggi Bentuknya yang serbuk menyebabkannya mempunyai luas muka yang besar sehingga efektif sebagai katalis

12 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 TiO 2. Sehingga elektron dari dye mendapatkan energi untuk dapat tereksitasi (D*). 2. D* + TiO 2 e - (TiO 2 ) + D + Elektron tereksitasi dari molekul dye menginjeksi ke pita konduksi TiO 2 dimana TiO 2 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

13 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) Ungu Hijau kekuningan Biru Kuning Biru kehijauan Jingga Hijau kebiruan Merah Hijau Ungu kemerahan Hijau kekuningan Ungu Kuning Biru Jingga Biru kehijauan Merah Hijau kebiruan

14 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

15 Diagram Alir Penelitian Persiapan Pembersihan kaca Indium Tin Oxide (ITO) Pembuatan pasta TiO 2 Deposisi TiO 2 Pembuatan ekstrak bunga sepatu Karakterisasi larutan dye dengan UV-Vis Absorbsi dye Penetesan elektrolit ke elektroda kerja Pembuatan elektroda karbon Pembuatan sandwich DSSC Pengujian DSSC Analisa hasil data

16 Pembersihan kaca ITO

17 Pembuatan pasta TiO 2 6 gr TiO2 10ml asam asetat 10 tetes TritonX-100 pasta TiO 2

18 Pembuatan ekstraksi bunga sepatu

19 Karakterisasi larutan dye

20 Deposisi pasta TiO2

21 Pembuatan elektroda karbon

22 Absorpsi dye Absorpsi 2 jam Absorpsi 24 jam

23 Pembuatan sandwich DSSC

24 Pengujian DSSC Pengujian menggunakan sumber cahaya lampu halogen Pengujian menggunakan sumber cahaya matahari

25 Analisa Data Grafik spektrum absobansi larutan dye bunga sepatu menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Beckman DU-7500 Panjang Gelombang (nm) Puncak Absorbsi 357 1, , ,7355

26 Hubungan tegangan dan arus terhadap waktu dengan sumber cahaya matahari

27 Hubungan tegangan dan arus terhadap waktu dengan sumber cahaya lampu halogen

28 Ukuran partikel TiO 2 Ketebalan pasta TiO 2 Faktor faktor yang mempengaruhi karakterisasi DSSC Lama perendaman dye pada lapisan TiO 2 Intensitas sumber cahaya Elektrolit

29 Kesimpulan : Telah berhasil dibuat sel surya tipe DSSC menggunakan TiO 2 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.

30 Saran : Sebaiknya pada penelitian selanjutnya TiO 2 yang digunakan berukuran nanopartikel. Sebaiknya elektrolit yang digunakan berupa elektrolit cair yang lebih kental berupa gel atau padatan.

31