Mekanisme Pembentukan Lapisan ZnO

Transkripsi

1 Mekanisme Pembentukan Lapisan ZnO

2 Grafik Chrono Amperometry pada berbagai pontensial (-0,5 V hingga -1,5V vs Ag/AgCl)

3 Grafik Chrono Amperometry Elektrodeposisi ITO Glass pada pontensial -0,5 V hingga-1,5v vs Ag/AgCl selama 30 menit

4 a Terbentuknya Zn(OH) 2 Konduktivitas turun Untuk meyakinkan hal tersebut dilakukan uji CV pada 4 titik kurva Chronoamperometry Cathodic Current (A) Terbentuknya ZnO Konduktivitas meningkat c Proses penebalan Lapisan ZnO Arus relative konstan d b Time (s) Bentuk Kurva Chronoamperometry Potensial -1,25V

5 Hasil Voltammogram pada titik a 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH - (10-7 M) E o = -0,216V vs Ag/AgCl

6 Hasil Voltammogram pada titik b Zn e - Zn E o = -0,858V vs Ag/AgCl

7 Hasil Voltammogram pada titik c 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH - E o = -0,976V vs Ag/AgCl

8 Hasil Voltammogram pada titik d 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH - E o = -0,976V vs Ag/AgCl

9 Zn 2+ + OH - Zn(OH) 2 Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O

10 Hasil Analisa EDX Hasil EDX Potensial -1V vs Ag/AgCl

11 Tabel Nilai Resistansi Elektroda Tembaga Tabel Nilai Resistansi Elektroda ITO Glass Potensial Saat Elektrodeposisi R ave (Ωm) Tembaga Awal 4,16 x ,5V vs Ag/AgCl 4,07 x ,75V vs Ag/AgCl 3,57 x V vs Ag/AgCl 3,29 x ,25V vs Ag/AgCl 3,41 x ,5V vs Ag/AgCl 1,43 x 10-6 Potensial Saat Elektrodeposisi R ave (Ωm) ITO Glass Awal 62,5-0,5V vs Ag/AgCl 37,56-0,75V vs Ag/AgCl 8,15-1V vs Ag/AgCl 8,95-1,25V vs Ag/AgCl 6,21-1,5V vs Ag/AgCl 5,42

12 Hasil Analisa Arus dan Tegangan pada DSSC

13 Hasil Analisa Potensial vs Arus Kurva I vs V untuk DSSC hasil pelapisan dengan potensial -1V pada berbagai intensitas cahaya

14 Hasil Analisa Potensial vs Power Kurva W vs V untuk DSSC hasil pelapisan dengan potensial -1V pada berbagai intensitas cahaya

15 Pemberian tegangan yang berbeda pada saat elektrodeposisi memberikan pengaruh pada pembetukan lapisan ZnO. Semakin tinggi potensial yang diaplikasikan saat elektrodeposisi maka hasil lapisan akan tampak semakin tebal Hasil pelapisan pada potensial rendah (-0,5V) menghasilkan lapisan ZnO yang rata dan berpori, pada potensial yang lebih tinggi (-0,75V) lapisan tidak lagi menjadi berpori dan terbentuk struktur lempengan pipih, makin tinggi potensial (-1V;-1,25V dan -1,5V) lempengan pipih yang tebentuk menjadi semakin banyak, semakin tebal dan jaraknya mejadi semakin rapat (makin merata). Semakin tinggi potensial yang diaplikasikan pada saat elektrodeposisi, maka nilai hambatan listrik pada elektroda menjadi semakin kecil. ITO Glass yang telah dilapisi ZnO berhasil diaplikasikan menjadi DSSC namun dengan efisiensi kecil (sekitar 23%).

16 Disusun oleh: Mohammad Rohmad W Salman Faris Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng Ir. Minta Yuwana, M.S

17 Kebutuhan manusia akan energi berbahan dasar minyak bumi terus meningkat bertolak belakang dengan persediaannya yang terbatas Perlunya pengembangan sumber energi alternatif yang dapat menggantikan minyak bumi

18 Solar Cell dapat menjadi solusi energi alternatif karena ketersediaan matahari sebagai sumber energi yang melimpah dan tidak terbatas Kebanyakan solar cell dipasaran menggunakan bahan dasar silikon sehingga biayanya menjadi mahal Luo,dkk (2011) Menyatakan bahwa zinc oxide/tetrasulfonated copper phthalocyanine (ZnO/TSPcCu) bisa digunakan sebagai material pembuatan solar cell pengganti silikon

19 Metode pembuatan lapisan ZnO seringkali masih menggunakan suhu dan tekanan tinggi, hal ini menyebabkan biaya produksi masih mahal Pauporte, dkk (2009) menyatakan bahwa lapisan tipis ZnO dapat dibuat dengan metode elektrodeposisi pada suhu ruang dengan menjenuhkan larutan elektrolit dengan oksigen Maka penelitian ini mencoba menggunakan metode elektrodeposisi pada suhu ruang untuk pembuatan lapisan tipis ZnO untuk aplikasi DSSC

20 Mempelajari dan mengevaluasi pengaruh dari potensial yang diaplikasikan saat elektrodeposisi terhadap morfologi dan karakteristik lapisan ZnO yang terbentuk.

21 Mengetahui teknik pelapisan yang sesuai pada kaca ITO untuk pembuatan DSSC. Memperoleh ZnO dengan lapisan yang homogen yang dapat diaplikasian dalam DSSC (Dye- Sensitized Solar Cell).

22 1. Pencucian elektroda (ITO Glass/Tembaga) 2. Pelapisan ZnO pada elektroda 3. Ekstraksi Antosianin dan pewarnaan ITO Glass 4. Uji karakterisasi

23 Mencuci elektroda dalam Utrasonic Bath selama 5 menit Merendam dalam Asam nitrat selama 2 menit Merendam dalam Ethanol selama 5 menit Merendam dalam aseton selama 5 menit

24 1. Mengatur alat dan bahan 2. Melakukan injeksi oksigen ke dalam reaktor hingga didapatkan DO 16,5 mg/l 3. Mengatur potensial dengan variabel (-0,5 hingga -1,5 V vs Ag/AgCl) 4. Melakukan elektrodeposisi (2 jam untuk tembaga, 30 menit untuk ITO Glass)

25 ethanol 70 ml, aquades 30 ml dan 1 ml HCl. 10 gram kulit terong yang telah diiris tipis Magnetic Strirrer Ekstraksi dilakukan selama 100 menit dalam suhu ruangan Larutan kemudian disaring dan disimpan dalam refrigerator

26 1. Konduktivitas elektroda selama elektrodeposisi dianalisa dengan metode Choronoamperometry. 2. Morfologi lapisan ZnO pada elektroda diamati dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). 3. Proses reaksi yang terjadi saat elektrodeposisi diamati dengan metode Cyclic Voltammetry 4. Nilai resistansi elektroda dianalisa dengan menggunakan resistivity test 4 probes 5. Analisa arus dan tegangan DSSC dengan metode Linier Sweep Voltametry Potensiostatic (LSVP)

27 Hasil Penelitian

28 a) b) c) d) e) f) a) Kondisi awal Tembaga sebelum di elektrodeposisi, dibagian bawah adalah hasil elektrodeposisi pada berbagai potensial (V) berturut-turut adalah: b) -0,5V; c) -0,75V; d) -1V; e) -1,25V; dan f) -1,5V (vs Ag/AgCl).

29 a) b) c) d) e) f) ITO Glass (a) sebelum elektrodeposisi; hasil elektrodeposisi pada berbagai potensial (V) berturut-turut adalah (b) -0,5V; c) -0,75V; (d) -1V; (e) -1,25V; dan f) -1,5V. (vs Ag/AgCl)

30 a b c d e Foto SEM permukaan Tembaga yang telah dilapisi ZnO dengan elektrodeposisi pada potensial: (a) -0,5V; (b) -0,75V; (c) -1V; (d) -1,55V dan (e) -1,5V (vs. Ag/AgCl).