SEMINAR TUGAS AKHIR Add Your Company Slogan FABRIKASI DAN KARAKTERISASI DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) DENGAN MENGGUNAKAN EKTRAKSI DAGING BUAH NAGA MERAH (HYLOCEREUS POLYRHIZUS) SEBAGAI DYE SENSITIZER Ana Thoyyibatun Nasukhah 1108 100 023 Pembimbing : Drs. Gontjang Prajitno, M.Si Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012 Logo
LATAR BELAKANG
Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Bagaimana membuat Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan TiO 2 sebagai bahan semikonduktor dan ekstraksi buah naga merah sebagai dye sensitizer yang bisa mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Bagaimana pengaruh Elektrolit dan dye yang digunakan pada DSSC terhadap arus dan tegangan yang dihasilkan. Bagaimana melakukan karakterisasi pada DSSC yang telah dibuat. Menggunakan ekstraksi daging buah naga merah sebagai dye sensitizer. TiO 2 TiO 2 berukuran mikro dengan fase 98,5% anatase dan 1,5% rutile. Pelapisan TiO 2 Doctor Blade. Halogen 6 volt 30 watt, Spektrometer HR4000CG UV-NIR. Elektrolit KI (Pottasium Iodida) dan Iodin Solution 10% Membuat sel DSSC. Mengetahui pengaruh elektrolit dan dye yang digunakan pada DSSC yang telah dibuat terhadap arus dan tegangan yang dihasilkan. Mengetahui karakterisasi dari DSSC yang telah dibuat. Manfaat Sebagai pemberi gagasan dalam pengembangan energi alternatif yaitu pembuatan solar sel dari bahan organik sebagai pengkonversi energi sinar matahari menjadi energi listrik, dimana solar sel merupakan salah satu teknologi fotovoltaik sebagai sistem penyedia energi dengan biaya terjangkau dan ramah lingkungan.
Tinjauan Pustaka Energi Surya Sel Surya Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Prinsip Kerja DSSC Buah Naga Merah Spektrometer
Energi Surya Sel Surya Matahari adalah sumber energi utama yang memancarkan energi yang luar biasa besarnya ke permukaan bumi. Energi surya dapat dikonversi menjadi bentuk energi lain, yaitu : energi kimia, energi panas, dan energi listrik [Hankins Mark, 2010] Energi surya sampai kebumi dalam bentuk paket-paket energi yang disebut foton. Sel surya adalah suatu perangkat yang bekerja berdasarkan efek photovoltaik dimana foton dari radiasi matahari diserap dan kemudian dikonversi menjadi energi listrik. Efek photovoltaic merupakan proses konversi energi cahaya menjadi energi listrik. Sel surya disebut juga sel photovoltaic Sistem fotovoltaik yang telah diteliti dan paling terkenal adalah sistem fotovoltaik generasi ketiga yang dikembangkan oleh Michael Gratzel pada 1991, dimana sistem ini dinamakan Dye Sensitized Solar Cells (DDSC)
Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) 1. Elektroda Kerja Kaca ITO, TiO2 dan Dye 2. Elektroda Pembanding/Lawan Kaca ITO dan Lapisan Karbon 3. Elektrolit
Prinsip Kerja DSSC 1. Elektron dari dye tereksitasi oleh absorpsi energi cahaya. 2. Elektron berpindah dari dye ke ITO lewat TiO2. 3. Elektron ditransfer melewati rangkaian luar menuju elektroda pembanding (elektroda karbon). 4. Triiodida dari elektrolit yang terbentuk akan menangkap elektron yang berasal dari rangkaian luar dengan bantuan molekul karbon sebagai katalis, reaksinya : I 3 - + 2e - 3I - 5. Elektron yang tereksitasi masuk kembali ke dalam sel dan bereaksi dengan elektrolit menuju dye teroksidasi.
Buah Naga Merah Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Cactales Suku : Cactaceae Genus : Hylocereus Spesies : Hylocereus undatus (buah naga daging putih), Hylocereus costaricensis (buah naga daging super merah), Hylocereus polyrhizus (buah naga daging merah), Seleniceraus megalanthus (buah naga kulit kuning daging putih) Antosianin Pigmen alami yang terdapat pada berbagai jenis tumbuhan
Spektrometer Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur spektrum yang digunakan dalam spektroskopi. Spektrometer pada umumnya terdiri dari celah masuk, pendispersi, lensa, dan detektor. Spektrometer HR4000CG UV-NIR Spektrometer PC Light Source Sample
Peralatan : Mortar dan alu Selotip Batang Pengaduk Klip binder Cawan Petri Timbangan digital Pipet tetes Ultrasonic cleaner Gelas Kimia Hot plate Gelas ukur Multimeter Penjepit/pinset Lux meter Pensil kayu Spektrofotometer Lilin HR 4000CG UV-NIR Cutton bud Bahan : Kaca ITO (Indium Tin Oxide) ukuran 2x2 cm Serbuk Titanium Dioxide Pottasium Iodida (KI) Iodin Solution 10% Alkohol Triton X-100 Buah Naga Merah Asam asetat Aquades
Persiapan
Pembersihan Kaca ITO
Pembuatan Pasta TiO2 10 ml asam asetat + 10 tetes Triton X-100
Ekstraksi Daging Buah Naga Merah
Karakterisasi Absorbansi Dye
Pembuatan Lapisan TiO2
Perendaman Lapisan TiO2 dengan Dye
Pembuatan Elektrolit
Pembuatan Elektroda Karbon
Penyusunan Sandwich DSSC
Pengukuran Tegangan dan Arus Jarak 5 cm Jarak 10 cm
Analisa Data dan Pembahasan Grafik Absorbansi Ekstrak Buah Naga Merah Terhadap Panjang Gelombang Dye 100 gr Daging B.Naga Merah+5 ml Aquades Panjang Gelombang(nm) Absorbansi 351.25 3.254 359.74 2.833 439.52 3.355 442.41 3.997 447.14 4.215 586.23 3.692 Hasil Absorbansi 100 gr Daging Buah Naga Merah+ 5 ml aquades
Grafik Absorbansi Ekstrak Buah Naga Merah Terhadap Panjang Gelombang Dye 100 gr Daging B.Naga Merah+10 ml Aquades Panjang Gelombang(nm) Absorbansi 221.21 2.076 225.79 1.139 241.4 1.541 252.15 2.793 594.49 3.082 Hasil Absorbansi 100 gr Daging Buah Naga Merah+ 10 ml aquades
Grafik Tegangan dan Arus dengan Variasi Dye (100 gr daging buah naga merah + 10 ml aquades dan 100 gr daging buah naga merah + 5 ml aquades) dengan Elektrolit 3 gr KI + 3 ml iodin solution 10% dan dengan Menggunakan Sumber Cahaya Halogen 6 volt 30 watt Grafik Hubungan Tegangan terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi dye (100 gr daging buah naga merah + 10 ml aquades dan 100 gr daging buah naga merah + 5 ml aquades) pada jarak 5 cm [354(x100) Lux] Grafik Hubungan Tegangan terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi dye (100 gr daging buah naga merah + 10 ml aquades dan 100 gr daging buah naga merah + 5 ml aquades) pada jarak 10 cm [263(x100) Lux]
Grafik Hubungan Arus terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi dye (100 gr daging buah naga merah + 10 ml aquades dan 100 gr daging buah naga merah + 5 ml aquades) pada jarak 5 cm [354(x100) Lux] Grafik Hubungan Arus terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi dye (100 gr daging buah naga merah + 10 ml aquades dan 100 gr daging buah naga merah + 5 ml aquades) pada jarak 10 cm [263(x100) Lux]
Grafik Tegangan dan Arus dengan Dye (100 gr B.Naga Merah+5 ml Aquades) dan Variasi Elektrolit (3 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%, 3 gr KI+6 ml Iodin Solution 10%, dan 6 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%) dengan Menggunakan Sumber Cahaya Halogen 6 volt 30 watt Grafik Hubungan Tegangan terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi elektrolit (3 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%, 3 gr KI+6 ml Iodin Solution 10%, dan 6 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%) pada jarak 5 cm [354(x100) Lux] Grafik Hubungan Tegangan terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi elektrolit (3 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%, 3 gr KI+6 ml Iodin Solution 10%, dan 6 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%) pada jarak 10 cm [263(x100) Lux]
Grafik Hubungan Arus terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi elektrolit (3 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%, 3 gr KI+6 ml Iodin Solution 10%, dan 6 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%) pada jarak 5 cm [354(x100) Lux] Grafik Hubungan Arus terhadap Waktu (per 15 detik) dengan variasi elektrolit (3 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%, 3 gr KI+6 ml Iodin Solution 10%, dan 6 gr KI+3 ml Iodin Solution 10%) pada jarak 10 cm [263(x100) Lux]
Ukuran partikel TiO 2 Ketebalan Lapisan TiO 2 Faktor faktor yang mempengaruhi karakterisasi DSSC Lama perendaman lapisan TiO 2 pada dye Intensitas sumber cahaya Elektrolit
Kesimpulan : Telah berhasil dibuat sel DSSC menggunakan TiO 2 sebagai bahan semikonduktor dan ekstraksi daging buah naga merah sebagai dye sensitizer yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Dibuktikan dengan munculnya arus dan tegangan pada sel DSSC yang telah dibuat. DSSC dengan dye 100 gr daging buah naga merah+5 ml aquades menghasilkan tegangan dan arus yang lebih baik (untuk tegangan berkisar antara 512-621 mv dan arus berkisar antara 0.1 2,2 µa) jika dibandingkan dengan tegangan dan arus yang dihasilkan oleh DSSC dengan dye 100 gr daging buah naga merah+10 ml aquades (dimana tegangan yang dihasilkan berkisar antara 516 609 mv dan arusnya berkisar antara 0.1 1.2 µa). Sedangkan untuk variasi elektrolit, DSSC dengan elektrolit yang lebih kental yaitu 6 gr KI+3 ml iodin solution 10% tegangan dan arus yang dihasilkan lebih baik ( tegangan berkisar antara 534-663 mv dan arusnya berkisar antara 0.1 1.4 µa) dari pada DSSC dengan elektrolit 3 gr KI+3 ml iodin solution 10% (dimana tegangan berkisar antara 512-621 mv dan arus berkisar antara 0.1 2,2 µa) dan 3 gr KI+6 ml iodin solution 10% ( tegangan berkisar antara 456-648 mv dan arusnya berkisar antara 0.1 1.2 µa).
Saran : Pada penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan TiO 2 yang berukuran nano. Menggunakan metode lain dalam pelapisan TiO 2 agar lapisan yang dihasilkan ketebalannya bisa merata, dan juga menggunakan metode lain dalam penyusunan sandwich DSSC (tidak menggunakan klip binder) agar elektrolit yang diteteskan tidak mudah keluar, sehingga elektrolit tidak cepat habis. Menggunakan elektrolit gel atau padatan, agar tidak mudah menguap sehingga arus yang dihasilkan lebih besar dan stabil.