Upload
others
View
15
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LOGO
MOCH LEONARD SIDIK2409100066
BIDANG MINAT REKAYASA BAHAN
Pembimbing I ,
Dr. Ing. Doty Dewi Risanti, ST.MT
Pembimbing II ,
Dyah Sawitri, ST, MT
1. Terjadinya krisis energi dunia
2. Perkembangan Solar Cell
3. Perkembangan DSSC
LATAR
BELAKANGPERMASALAHAN TUJUAN
Bagaimanakah Karakteristik pewarna komposit
dengan basis Anthocyanin dari kulit manggis
pengaruhnya terhadap efisiensi DSSC yang
dihasilkan.
Menganalisa karakteristik dari pewarna komposit
berbasis Anthocyanin dan pengaruhnya terhadap
efisiensi DSSC yang dihasilkan.
ROSELA (HIBISCUS
SABDARIFFA)
VARIASI LUAS PERMUKAAN
LAPISAN TiO2
Nurrisma Puspitasari
(Fisika ITS)
BUNGA SEPATUVARIASI LAMA ABSORPSI
DYE
Henni Eka Wulandari
(Fisika ITS)
DAUN BAYAMVARIASI JARAK SUMBER
CAHAYA PADA DSSC
Maya Sukma Widya
Kumara (Fisika ITS)
pacar kuku, mangsiMangsi (2.36 x 10-2),
mix(1.17 x 10-2%), pacar
kuku (2.24 x 10-3%)
Rizal Fuadhi(Kimia
ITS)
Wortel,kolmerah,
daun seledri, kunyit
wortel (0,08%), kol merah
(0,16%), daun seledri
(0,25%), dan 0,43% untuk
Curcumin dari kunyit.
komposit basis Chlorophyl
(0,57%).
A. Z. Abidin dkk (T.Kim
ITB)
1
JUDUL
Tujuan
Permasalahan
Latar Belakang
SINTESIS ZAT WARNA KOMPOSIT BERBASIS
ANTHOCYANIN DARI EKSTRAK KULIT MANGGIS,
WORTEL, DAN KUNYIT SEBAGAI FOTOSENSITISER
PADA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
2
Batasan Masalah
3
Untuk Komposit Dye (single layer)
menggunakan campuran seimbang (berdasarkan
volume) antara :
•Anthocyanin + Curcumin (perbandingan 1:1)
•Anthocyanin + Beta Carotene (perbandingan 1:1)
•Anthocyanin + Beta Carotene + Curcumin
(perbandingan 1:1)
Perendaman dilakukan selama 12 jam untuk
masing – masing layer dan pada single layer
perendaman juga dilakukan selama 12 jam.
Pelapisan TiO2 pada kaca TCO menggunakan
metode doctor blade
Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)
Ditemukan oleh Michael Grätzel and Brian
O'Regan pada tahun 1991
Dengan unsur dasar struktur nano, dan
kumpulan dari nanopartikel Titanium Dioksida
berdiameter sekitar 20 nm yang saling
terhubungkan
TiO2 memiliki permukaan yang sangat tahan
terhadap transfer elektron yang terjadi secara
terus menerus
4
Komponen DSSC
Fotoanoda yang dilapisi nanopori TiO2, dye
sebagai fotosensitizer, larutan elektrolit, dan
counter elektroda yang dilapisi platina
5
elektrolit
TiO2 + dye
Kaca + TCO
Kaca + TCO
Platina
Prinsip Kerja DSSC
6
I3- + 2e-
3I-
D + e- D*
2D+ + 3e- I3
- + 2D
Natural Dye
Berfungsi melengkapi kekurangan TiO2 dan
bertugas menyerap foton dari sinar matahari
Ruthenium complex memiliki efisiensi tertinggi
yang mencapai 11-12%
Zat pewarna alami memiliki kriteria sebagai dye
untuk DSSC dan sintesis yang mudah serta
harganya yang murah karena dapat diperoleh
dari tumbuh – tumbuhan disekitar kita
7
Performasi DSSC
Performasi DSSC biasanya digambarkan melalui
kurva arus-tegangan (I-V)
SCOC
MPPMPP
IV
IVFF
. FFIVP SCOCMAX ..
Cahaya
MAX
P
P
8
METODOLOGI PENELITIAN
9
10
Ekstraksi dye
DIKERINGKAN
11
Ekstraksi dye
DIKERINGKAN
UV-VIS Anthocyanin
www.themegallery.com12
1.666 (399 nm)
UV-VIS Curcumin
www.themegallery.com13
2.092 (470 nm)
UV-VIS Beta Carothene
www.themegallery.com14
2.444 (471 nm)
Sintesis TiO2
www.themegallery.com
TiCl3 10 ml +
4,7 ml aquades
dan 0,3 HCL
37%
2-3menit, 45oC.20 ml HCL 37%
NH4OH 25%. 50 ml
15
Joint Committee on Powder Difraction
Standard (JCPDS)
www.themegallery.com16
20 25 30 35 40 45 50 55 602Theta (°)
0
100
200
300
400
500
Inte
nsity (
counts
)
XRD
www.themegallery.com
25.3909
17
37.973048.1174 53.9098;
55.047162.7489
Scherrer
TiO2 A : =
= 23.115
TiO2 B : =
= 18.163
TiO2 C : =
= 12.712
www.themegallery.com18
Pelapisan TiO2 pada Kaca TCO
Pembuatan pasta : 2 gr TiO2 + 0,7 ml aquades
sambil digerus di mortar. Kemudian
ditambahkan 1 ml CH3COOH 98% + 0,1 ml
Triton X-100. Kemudian disinter pada
temperatur 225oC selama 2 menit
www.themegallery.com19
Perendaman Kaca TCO Berlapis TiO2 pada
Dye
Setelah kaca TCO yang berlapis TiO2 disinter,
kemudian didinginkan selama beberapa menit.
Selanjutnya, kaca TCO direndam di dalam
larutan pewarna selama 12 jam
www.themegallery.com20
Pengukuran Efisiensi Konversi Cahaya
dengan IPCE
pengujian sensitivitas DSSC terhadap panjang
gelombang cahaya tampak
www.themegallery.com
][][
][].[1240[%]
2
2
cmWPnm
cmAJnmeVIPCE
cahaya
SC
1240 = faktor konversi cahaya
JSC = kerapatan arus (µA cm-2)
λ = panjang gelombang (nm)
Pcahaya = daya (µW cm-2).
21
Pcahaya pada cahaya tampak
www.themegallery.com22
www.themegallery.com
400 450 500 550 600 650 700
0
20
40
60
80
100
120
IPC
E (
%)
(nm)
ABC'
AB'
AC
AB
ABC
ACB'
AC'
-1400 410 420 430 440 450 460 470 480 490
0
2
4
6
8
10
12
KURVA I-V
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0
5
10
15
20
25
30
35
40
I (
A)
V(mV)
AB setelah fitting
AB sebelum fitting
AB' sebelum fitting
AB' setelah fitting
Kurva I-V DSSC AB (single layer) dan AB’ (multi layer)
KURVA I-V
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
0
2
4
6
8
10
12
14
AC
V(mV)
I (
A)
AC'
Kurva I-V DSSC AC (single layer) dan AC’ (multi layer)
KURVA I-V
0 50 100 150 200 250 300 350
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
I(A
)
V(mV)
ABC' setelah fitting
0 5 10 15 20 25 300
1
2
3 ABC' sebelum fitting
ABC sebelum fitting
ABC setelah fitting
ACB'
Kurva I-V DSSC ABC (single layer), ABC’ (multi layer), dan
ACB’ (multi layer)
Hasil Penelitian
NO Natural Dye Absorption Peak
1 Anthocyanin (A) 1.666 (399 nm)
2 Beta Carothene (B) 2.444 (471 nm)
3 Curcumin ( C ) 2.092 (470 nm)
24
Uji UV-VIS
Pengujian Kerja
No Kombinasi Voc
(mV)
Isc
(A)
Vmpp
(mV)
Impp
(A)
FF
(%)
η
(%)
1 AB 34,54 7 33,23 1,2 16,49 0,0002
2 AB’ 164,8 37,3 138,3 9,9 22,27 0,019
3 AC 33,5 3,2 28,87 2,3 61,94 0,001
4 AC’ 41 12,4 16,12 4,7 14,90 0,001
5 ABC 24,35 3 14,4 1,8 35,48 0,0004
6 ABC’ 343,2 77,7 170,9 50,4 32,30 0,042
7 ACB’ 160 34 90,3 15,4 25,56 0,019
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang telah
dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut,
Perbedaan komposisi komposit dye berpengaruh
terhadap efisiensi yang dihasilkan oleh DSSC,
komposisi pewarna komposit AB menghasilkan
efisiensi terendah yaitu 0,0002%
Komposisi pewarna komposit multi layer dengan 3
layer dye ABC’ memiliki efisiensi tertinggi sebesar
0,042% dan Fill Factor sebesar 32,30%.
DSSC dengan pewarna komposit multi layer
memiliki efisiensi yang lebih tinggi yaitu ABC’
sebesar 0,042% dari pewarna komposit single
layer, yaitu AB 0,0002%.
KESIMPULAN
LOGO
SKEMA PENGUKURAN IPCE
• Monokromator (CT-10T,
JASCO)
• Lampu halogen (GR-150)
• Optical Power Meter
(Thorlab S-120C).
SEL SURYA SILIKON
Ketika junction disinari, photon (energi sama
atau lebih besar dari lebar pita energi
semikonduktor) menyebabkan eksitasi
elektron dari pita valensi ke pita konduksi
dan akan meninggalkan hole pada pita
valensi.
Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam
material sehingga menghasilkan pasangan
elektron-hole.
Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya,
maka elektron dari area n akan kembali ke area-p
sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus
akan mengalir.
TETRAGONAL & ORTHORHOMBIC
SINTESIS AuNP’s
Au NPs disintesis dengan metode
reduksi kimia. 3mM of HAuCl4 (aq)
(Alfa Aesar Chemical Co., UK) 30 ml
ditambahkan kedalam 5mMof
tetraoctylammonium bromide (TOAB)
(Sigma Chemical Co., USA) dan 80 ml
hexane.
Kemudian 0.05Mof NaBH4(aq) (Alfa Aesar Chemical Co.,
UK) 25 ml ditambahkan ke larutan, dan warnanya berubah
dari kuning hitam. Au NPs dimodifikasi dengan
tetraoctylammonium bromide. Anoda dicelupkan pada
larutan Au NPs selama 48 jam.
Teknik ini berusaha untuk mendeposisikan
TiO2 pada permukaan yang lebih lebar
menggunakan alat yang disebut
electrospinning. Electrospinning terdiri dari
jarum suntik yang mengandung bahan yang
akan disimpan dan mounting plate yang
menjadi target yang akan dilapisi. Target
dan jarum suntik yang terhubung ke sumber
tegangan yang akan menciptakan
electropotential. Perbedaan antara alat
suntik dan mounting plate di kisaran 1000
volt. Ketika cairan di dalam jarum suntik
secara perlahan dipompa keluar, solusi akan
mendorong dengan kecepatan tinggi
menuju target karena adanya medan listrik.
ELECTROSPINNING
Teknik terakhir yang menghasilkan hasil yang paling konsisten adalah
variasi dari proses deposisi yang telah digunakan sebelumnya. Teknik ini
terdiri dari lukisan permukaan substrat konduktif dengan menggunakan
sikat udara. Perangkat cold spraying terdiri dari pistol penyemprotan
dengan nozzle yang berfungsi untuk menembakkan TiO2 pada substrat,
yang didorong dengan udara terkompresi sehingga jumlah udara yang
datang dari nozzle dapat dikontrol sehingga laju aliran dapat stabil.
Sebuah faktor penting untuk dipertimbangkan adalah rasio dari pelarut
(misalnya 2-propanol) dengan TiO2 . Pelarut yang terdapat dalam larutan
akan menguap dalam perjalanan menuju target. Oleh karena itu, jumlah
pelarut dalam larutan TiO2 harus lebih banyak dibandingkan dengan teknik
Doctor-blade, dalam rangka menghindari gumpalan partikel
COLD SPRAYING