67
oleh sampel dengan elektrolit buatan selalu lebih rendah dibanding parameter yang dihasilkan oleh sampel dengan elektrolit Dyesol.
Gambar 17. Sel surya DSSC dengan luas area aktif: a. 2x2 cm
2
b. 1.5x2 cm
2
c. 1x2 cm
2
Tabel 1. Data parameter output
sel surya DSSC berbasis TiO
2
yang diukur menggunakan Sun Simulator 40 mWcm
2
, AM1.5, R=1 Ω-5kΩ
Perlu diperhatikan bahwa data arus dan daya yang disajikan pada tabel 1 merupakan arus dan daya yang terukur per satuan luas per m
2
. J
SC
adalah kerapatan arus, yaitu
I
SC
dibagi luas total area fotoaktif. Penggunaan kerapatan arus dan daya per satuan luas tersebut ditujukan untuk mempermudah
Ukuran Area Fotoaktif
2x2 cm
2
2x1.5 cm
2
2x1 cm
2
Elektrolit EL-141
Elektrolit Buatan
Elektrolit EL-141
Elektrolit Buatan
Elektrolit EL-141
Elektrolit Buatan
V
OC
V 0.62 0.49 0.64 0.5 0.63 0.49
I
SC
mA
13.8 11.3 9.8 8.4 5.6 4.6
J
SC
mAcm
2
3.45 2.83 3.26 2.8 2.8 2.3
P
max
mWcm
2
0.9 0.5 0.8 0.46 0.9 0.45
FF 0.41 0.36 0.38 0.33 0.5 0.39
η
2.19 1.26 2.02 1.16 2.19 1.14
a. b .
c.
68
perbandingan antar sampel dikarenakan setiap sampel memiliki luas area fotoaktif yang bervariasi. Pada gambar 18 jelas terlihat bahwa luas area fotoaktif memiliki
pengaruh signifikan terhadap total arus yang dihasilkan bukan kerapatan arus. Semakin besar luas area fotoaktif maka semakin tinggi arus keluarannya.
Sebaliknya, tegangan hubungan terbuka V
OC
tidak dipengaruhi oleh luas area fotoaktif. Hasil pengukuran juga mengindikasikan bahwa variasi lebar area
fotoaktif tidak menghasilkan perbedaaan yang signifikan terhadap efisiensi. Selain itu kerapatan daya maksimum yang dihasilkan per luas area juga tidak
menunjukkan perbedaan yang mencolok. Untuk kerapatan arus
J
SC
, tampak pada tabel 1 bahwa ada sel surya dengan ukuran fotoaktif terkecil menghasilkan kerapatan arus yang relatif kecil
pula. Kami menganalisa bahwa kemungkinan penyebab hal tersebut adalah faktor resistansi kontak
R
kontak
[3]. Gambar 17 menunjukkan bahwa besar luas area kontak atau disebut area non-fotoaktif pada sampel dengan ukuran fotoaktif 2x1
cm
2
memang lebih besar dibanding sampel lainnya. Kondisi tersebut kemungkinan mengakibatkan tingginya nilai
R
kontak
yang dipengaruhi oleh area non-fotoaktif.
Gambar 18. Kurva karakteristik I-V hasil pengukuran terhadap sampel dengan ukuran fotoaktif bervariasi.
Tabel 2 menunjukkan hasil pengukuran parameter sel surya pada sampel dengan lebar area fotoaktif yang bervariasi tapi dengan luas area yang sama yaitu
6 cm
2
lihat gambar 19. Sementara itu, gambar 20 masing-masing menunjukkan
69
hasil pengukuran arus dan tegangan yang terukur terhadap tegangan pada sampel yang ditunjukkan oleh gambar 19.
Gambar 19. Sel surya DSSC dengan luas area aktif dari kiri ke kanan: a. 1.5x4 cm
2
b. 1.2x5 cm
2
c. 1x6 cm
2
d. 0.7x8.6 cm
2
Dari hasil pengukuran tersebut tampak bahwa, untuk sel surya DSSC dengan luas area aktif 6 cm
2
, ukuran dimensi optimal yang menunjukkan performa terbaik adalah 1x6 cm
2
. Tren data yang kami peroleh mengindikasikan bahwa lebar maupun panjang area aktif dapat berpengaruh terhadap performa sel dan
hal tersebut tidak berbanding secara proporsional. Semakin kecilpanjang suatu dimensi belum tentu berakibat pada peningkatanpenurunan efisiensi dikarenakan
adanya dimensi yang optimal. Tabel 2. Data parameter
output sel surya DSSC berbasis TiO
2
yang diukur menggunakan Sun Simulator 40 mWcm
2
, AM1.5, R=1 Ω-5kΩ
Ukuran Area Fotoaktif
1.5x4 cm
2
1.2x5 cm
2
1x6 cm
2
0.7x8.6 cm
2
Rasio dimensi
1:2.7 1:4.2 1:6 1:12.2
V
OC
mV
555 560 599 575 I
SC
mA 10.8 9.7 12.7 10.2
P
max
mW
2.2 2.2 2.8 2.6 FF
0.36 0.4 0.37 0.43
η
0.90 1.02 1.34 1.25
70
Gambar 20. Perbandingan kurva pengukuran arus terhadap tegangan.
3.3. Percobaan Penggunaan substrat non-TCO untuk Counter-Elektroda
Pada penelitian ini kami mencoba menggunakan beberapa alternatif substrat sebagai pengganti kaca FTO
fluorine doped SnO
2
untuk pembentukan counter
-elektroda. Hal ini ditujukan untuk meminimalir biaya material fabrikasi sel surya DSSC. Sampel yang kami buat terdiri atas 3 jenis, yaitu sampel yang
menggunakan substrat FTO, kemudian sampel dengan substrat kaca biasa soda-
lime glass
, dan sampel yang menggunakan kaca biasa yang di-etsa pada larutan HF selama 5 menit. Pada proses sputtering, sampel dilapisi dengan titanium Ti
terlebih dahulu baru kemudian dengan Pt agar lapisan Pt dapat melekat lebih kuat, khususnya untuk sampel yang menggunakan substrat kaca biasa. Hasil
karakterisasi pengukuran I-V pada sampel tersebut dapat dilihat pada gambar 21.
Gambar 21. Kurva I-V untuk sampel dengan substrat counter-
elektroda yang berbeda.
71
Dari hasil pengukuran tersebut dapat disimpulkan bahwa sampel yang menggunakan kaca tanpa TCO belum bisa menghasilkan efisiensi yang sama
atau melebihi sampel dengan TCO. Akan tetapi dapat dilihat bahwa adanya treatment etsa menggunakan HF terbukti mampu menghasilkan sampel dengan
efisiensi yang lebih baik dibanding kaca biasa tanpa etsa. Hal ini juga didukung dengan data absorpsi hasil pengukuran UV VIS spectrophotometer pada gambar
22 yang menunjukkan bahwa kaca yang di-etsa dengan HF memiliki sifat transmisi yang lebih baik. Hasil kami ini mengindikasikan bahwa, dengan
treatment etsa yang sesuai, maka bukan tidak mungkin penggunaan kaca biasa mampu menghasilkan sel dengan performa yang tidak kalah dengan kaca TCO.
Dibutuhkan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan metoda dan material etsa yang tepat.
a. b. Gambar 22. Perbandingan antara kaca biasa dan kaca yang dietsa menggunakan
HF dilihat dari karakteristik: a. absorpsi dan b. transmisi.
3.4. Analisa Transparansi TiO
2
, Jenis Dye, dan Elektrolit Gel
Untuk meningkatkan performa sel lebih lanjut, maka kami melakukan penelitian dengan cara memvariasikan material pembentuk sel surya DSSC, mulai
dari jenis pasta TiO
2
, dye
atau zat pewarna, dan elektrolit. Luas area aktif semua sampel adalah 2x1 cm
2
. Untuk pembuatan fotoelektroda transparan, banyaknya printing
serta kondisi firing dibuat serupa dengan fotoelektroda yang tidak transparan. Hasil pengukuran arus dan tegangan yang kami dapatkan terangkum
pada tabel 3. Pengukuran dilakukan di bawah sinar matahari langsung dengan intensitas cahaya yang diterima berkisar antara 70-80 mWcm
2
.