fabrikasi material cntn doped ti o2 pada dye sensitized solar cells (dss-cs)
TRANSCRIPT
Fabrikasi Material CNT:N-doped TiO2 pada Dye Sensitized Solar Cells (DSSCs) Bekerja
pada Cahaya Tampak
Singgih Wibowo - Ahmad Pradana Hanum Yuda A. - Kilat Permana P.
AbstrakTelah dilakukan pembuatan prototipe Dye Sensitized Solar Cell dengan
menggunakan material semikonduktor TiO2 terdoping Nitrogen dan CNT. Dari hasil penelitian sebelumnya, doping nitrogen pada material TiO2 (N-doped TiO2) menyebabkan material TiO2 dapat bekerja dibawah cahaya tampak. Material CNT dapat menangkap elektron dan mencegah proses rekombinasi. Material CNT:N-doped TiO2 ini di uji karakteristik materialnya menggunakan XRD, UV-Vis, dan SEM. Hasil uji UV-Vis menunjukkan nilai Energi Gap sebesar 2,25 eV dan mampu diaktivasi oleh cahaya tampak. Nilai efisiensi maksimum yang dihasilkan pada DSSCs ini sekitar 4.89 %.
Kata kunci : Carbon Nanotubes (CNT), Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), Fotoelektrokimia, Semikonduktor, Titanium Dioksida (TiO2).
Tujuan
• Menciptakan prototipe solar cell dengan material CNT:N-doped TiO2
• Melakukan karakterisasi material CNT:N-doped TiO2 menggunakan XRD, SEM, dan UV-VIS
• Melakukan uji coba prototipe solar cell di bawah cahaya matahari
Latar Belakang
• Pemerintah Indonesia mencanangkan tahun 2025, energi terbarukan berkontribusi 4% dari total konsumsi energi lokal
• 0,02 % adalah energi surya
• Matahari bersinar selama 6-8 jam perhari di Indonesia
• Namun harga solar cell sangat-lah mahal
Energi Surya
• Energi surya adalah radiasi yang diproduksi oleh reaksi fusi nuklir pada inti Matahari
• Energi surya sampai ke Bumi dalam bentuk paket – paket energi (foton)
• Intensitas radiasi surya disebut juga konstanta surya sebesar 1365 W/m2
Solar Energy Distribution
Solar Cell• Solar Cell adalah perangkat konversi energi matahari surya
menjadi energi listrik • Solar Cell dipasaran umumnya terbuat dari bahan silikon, dan
tentu harganya sangat mahal. Hal ini dikarenakan proses produksi silikon yang tidak mudah dan membutuhkan energi yang besar
Dye Sensitized Solar Cells
• Dye Sensitized Solar Cells (DSSCs) pertama kali ditemukan oleh Prof. Michael Gratzel tahun 1991
• DSSCs adalah sel surya fotoelektrokimia yang menggunakan elektrolit sebagai medium transport muatan
Titanium Dioksida (TiO2)
Titanium Dioksida (TiO2) adalah semikonduktor yang sangat mudah menghasilkan pasangan elektron dan hole ketika dikenai foton yang energinya lebih dari energi gap nya. Energi gap TiO2 umumnya 3,2 eV. Energi sebesar ini belum bisa menggunakan cahaya tampak (energi cahaya tampak < 3 eV)
N-doped TiO2
• Salah satu cara untuk memperkecil energi gap bahan TiO2 adalah dengan melakukan doping nitrogen (N-doped TiO2). Eg menjadi < 3 eV, sehingga dapat menggunakan cahaya tampak
• Hal ini dimungkinkan terjadi pergantian ikatan oleh atom N terhadap atom Ti atau atom O
Carbon Nanotubes
CNT memiliki kapasitas penyimpanan elektron yang besar, sehingga dapat menghindari proses rekombinasi pada material TiO2, (Yu, 2005).
Mekanisme kerja
Hasil Uji Sem TiO2 dan N-doped TiO2
Hasil uji XRD CNT
Uji UV-Vis TiO2 dan N-doped TiO2
Uji Arus Dan Tegangan
KarakterN-doped TiO2
DSSCsDegusa P25
Isc (mA) 12.86 13.44
Voc (Volt) 0.68 0.63
Ipp (mA/cm2) 9.48 10.14
Vpp (Volt) 0.51 0.44
Ff (%) 0.55 0.58
Efisiensi (%) 4.89 4.5
Uji Arus Dan Tegangan
Dokumentasi
Lapisan Tipis CNT:N-doped TiO2
Doping N
DSSC Uji Tegangan
Kesimpulan
1. Pada penelitian ini telah berhasil dilakukan pembuatan prototipe DSSC menggunakan material CNT:N-doped TiO2
2. Doping N pada TiO2 dapat mengubah energi gap menjadi 2,25 eV sehingga dapat bekerja di panjang gelombang cahaya tampak
3. Efisiensi DSSCs sebesar 4,89%
Saran
1. Perlu dikaji lebih jauh mengenai pengaruh berbagai karakteristik komponen DSSC yang lain (seperti waktu pemanasan lapisan CNT:N-doped TiO2 , temperatur, sistem vakum dan penggunaan dye)
2. Perlunya adanya sumber cahaya dengan intensitas yang tetap untuk pengukuran intensitas cahaya dan tegangan pada DSSC
Terima Kasih