FABRIKASI DAN KARAKTERISASI DYE SENSITIZED

Add
Your Company
Slogan
SEMINAR
TUGAS AKHIR
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
• Bagaimana membuat Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan TiO2 sebagai
bahan semikonduktor dan ekstraksi buah naga merah sebagai dye sensitizer yang
bisa mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik.
Rumusan • Bagaimana pengaruh Elektrolit dan dye yang digunakan pada DSSC terhadap
arus dan tegangan yang dihasilkan.
Masalah
• Bagaimana melakukan karakterisasi pada DSSC yang telah dibuat.
Batasan
Masalah
Tujuan
Manfaat
•
•
•
•
•
Menggunakan ekstraksi daging buah naga merah sebagai dye sensitizer.
TiO2  TiO2 berukuran mikro dengan fase 98,5% anatase dan 1,5% rutile.
Pelapisan TiO2  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.
• 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
 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
 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.
2.
3.
4.
5.
Elektron dari dye tereksitasi oleh
absorpsi energi cahaya.
Elektron berpindah dari dye ke
ITO lewat TiO2.
Elektron ditransfer melewati
rangkaian luar menuju elektroda
pembanding (elektroda karbon).
Triiodida dari elektrolit yang
terbentuk
akan
menangkap
elektron yang berasal dari
rangkaian luar dengan bantuan
molekul karbon sebagai katalis,
reaksinya :
I3- + 2e-  3IElektron 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
Light Source
PC
Sample
Peralatan :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Mortar dan alu •
Batang Pengaduk•
•
Cawan Petri
•
Pipet tetes
•
Gelas Kimia
•
Gelas ukur
Penjepit/pinset •
•
Pensil kayu
Lilin
Cutton bud
Selotip
Klip binder
Timbangan digital
Ultrasonic cleaner
Hot plate
Multimeter
Lux meter
Spektrofotometer
HR 4000CG UV-NIR
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
Hasil Absorbansi 100 gr Daging Buah 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
Grafik Absorbansi Ekstrak Buah Naga Merah Terhadap Panjang Gelombang
Dye 100 gr Daging B.Naga Merah+10 ml
Aquades
Hasil Absorbansi 100 gr Daging Buah 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
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 TiO2
Ketebalan Lapisan TiO2
Faktor – faktor yang
mempengaruhi
karakterisasi DSSC
Lama perendaman
lapisan TiO2 pada
dye
Intensitas sumber
cahaya
Elektrolit
Kesimpulan :


Telah berhasil dibuat sel DSSC menggunakan TiO2 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
TiO2 yang berukuran nano.
Menggunakan metode lain dalam pelapisan TiO2 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.