DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Struktur wurtzite heksagonal ZnO. Atom O ditampilkan
7 sebagai bulatan hijau besar, Zn atom sebagai bulatan hitam
kecil. Gambar 2.2. Ilustrasi Pita Valensi, pita konduksi, dan celah pita energi
9 bahan semikonduktor
Gambar 2.3. Ilustrasi tiga mode dasar nukleasi awal dalam pertumbuhan 14 film
Gambar 2.4. Pelapisan dengan teknik dipcoating 23
Gambar 2.5. Transmisi ZnO yang ditumbuhkan pada substrat pada suhu 26 yang berbeda
Gambar 2.6. Susunan Sambungan pn standar sel surya tahun 28
1960-an Gambar 2.7. Struktur dan komponen sel surya DSCC
29 Gambar 2.8. Spektrum absorbansi film tipis ZnO
31 Gambar 2.9. Transmitansi optik film tipis ZnO yang dipreparasi dengan 32
metode Sol-Gel dengan pre-heating yang berbeda dan post-heating
konstan Gambar 4.1. Sampel film tipis ZnO
44 Gambar 4.2. Morfologi film tipis ZnO yang dtumbuhkan di atas
45 substrat kaca
Gambar 4.3. Hasil pengujian kandungan pada film tipis sampel 3 46
secara kuantitatif dengan menggunakan SEM EDS Gambar 4.4. Pola XRD film tipis sampel 3 yang ditumbuhkan di
47 atas substrat
Gambar 4.5. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis sampel 1, 48
sampel 2, sampel 3 dengan panjang gelombang UV-Vis Gambar 4.5.1. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis ZnO-1
49 dengan panjang gelombang UV-Vis
Gambar 4.5.2. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis sampel 2 49
dengan panjang gelombang UV-Vis
Gambar 4.5.3. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis sampel 3 50 dengan panjang gelombang UV-Vis
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara koefisien absorbsi 50
terhadap energi foton sampel 1
Gambar 4.7. Grafik hubungan antara koefisien absorbsi terhadap 51
energi foton sampel 2
Gambar 4.8. Grafik hubungan antara koefisien absorbsi terhadap 51
energi foton sampel 3
Gambar 4.9. Koloid ZnO 53
Gambar 4.8. Film Tipis sampel 3 54
Gambar 4.9. Absorbansi spektrum film ZnO 56
Gambar 4.10. Transmitansi film ZnO 56
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Perhitungan Nilai h
υ 64
Lampiran 2. Perhitungan indeks refraktif film sampel 1 65 Lampiran 3. Perhitungan Ketebalan Lapisan Tipis sampel 1
65 Lampiran 4.
Perhitungan Nilai Koefisien Absorbsi Α 66
Lampiran 5. Jumlah TEA yang digunakan 67 Lampiran 6. Tabel perhitungan nilai h
dan h
2
dan Eg optik film 68 sampel 1
Lampiran 7. Tabel perhitungan nilai h dan h
2
dan Eg optik film 71 sampel 2
Lampiran 8. Tabel perhitungan nilai h dan h
2
dan Eg optik film 72
sampel 3 Lampiran 9. Pola XRD film tipis sampel 3 dan lembar data pencarian 75
puncak ZnO Lampiran 10. Hasil karakterisasi morfologi film ZnO-3 menggunakan
76 SEM-EDS
Lampiran 11. Dokumentasi 77
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Nanopartikel merupakan partikel mikroskopis yang memiliki ukuran dalam skala nanometer yaitu 100 nm. Nanopartikel menjadi kajian yang sangat
menarik, karena materi yang berada dalam ukuran nano biasanya memiliki partikel dengan sifat kimia atau fisika yang lebih unggul dari materi yang
berukuran besar bulk. Sifat tersebut dapat diubah-ubah melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan dan
pengontrolan interaksi antar partikel.
Selain penemuan teknologi nano yang memberikan beberapa aplikasi yang menguntungkan, perkembangan teknologi dewasa ini tidak terlepas dari rekayasa
penggunaan bahan-bahan lapisan padat tipis thin solid film. Lapisan tipis yang sedang dikembangkan dan diteliti secara intensif adalah piranti elektronik, seperti
sel surya. Taraf penelitian yang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi sel surya ialah dengan memperbaiki kualitas TCO transparent conductive oxide sebagai
lapisan jendela dan elektroda depan yang transparan. Penggunaan oksida semikonduktor dikarenakan lebar pita energinya yang besar 3,2
– 3,8 eV, yang dibutuhkan dalam solar sel untuk transparansi semikonduktor pada sebagian besar
spektrum cahaya matahari. Sedangkan Seng oksida ZnO merupakan oksida konduktif transparan yang
banyak diteliti sebagai alternatif pengganti ITO. ZnO Zinc Oxide telah dikenal sebagai bahan TCO alternatif karena memilki banyak kelebihan yaitu karena
retistivitasnya yang rendah, struktur atomnya beraturan, dapat ditumbuhkan pada suhu substrat relatif rendah sekitar 200
C - 500 dan mempunyai transmitansi
tinggi pada daerah sinar tampak sampai pada sinar infra-merah 400 – 1300 nm.
Selain itu dibandingkan dengan ITO, stabilitasnya bagus dalam plasma hidrogen
dan harganya murah Tominaga, 1998. Sebagian besar ZnO mempunyai karakterisasi tipe n semikonduktor, bahkan tanpa adanya pengotor atau dopant.
Hal ini dikarenakan adanya cacat kristal alami ZnO seperti oxygen excess dan
atom interstisi dari zinc. Sifat inilah yang menjadi dasar aplikasi ZnO dalam teknologi film tipis antara lain adalah penggunaan ZnO sebagai TCO dan film
tipis sel surya. Penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi sifat optik film tipis
sebelumnya telah dilakukan Habibi dan Khaledi, universitas Isfahan, 2007, menggunakan prekursor seng asetat dihidrat, de-ionized water dan isopropanol
sebagai pelarut dan monoetanolamin sebagai penstabil dan dengan pemanasan preheating
275 C selama 10 menit dan anealing pada temperatur 350
C, 450 C,
550 C selama 60 menit diperoleh diameter nanopartikel ZnO berkisar 40
– 200 nm di atas substrat. Film tipis yang diperoleh memiliki transmitansi 85-90
dalam cahaya tampak. Penelitian juga telah dilakukan sebelumnya oleh Linhua Xu, 2011 yaitu pembuatan film ZnO dengan perbedaan ketebalan film
menggunakan metode sol-gel dimana zink asetat sebagai material awal dilarutkan dalam etanol selama 30 menit kemudian setelah diperoleh koloid yang bening
maka koloid distabilkan menggunakan MEA dimana perbandingan molar antara MEA monoetanolamin dan zink asetat adalah 1, kemudian koloid diaduk
kembali selama 2 jam sehingga selanjutnya didiamkan selama 2 jam untuk kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD X-Ray Diffraction dan UV-Vis
spektrometer untuk melihat struktur dan sifat optik film ZnO, hasil analisis struktural menunjukkan bahwa sampel memiliki struktur wurtzite, dan
berdasarakan hasil analisa uv- vis spektrometer diperoleh bahwa transmintansi film mencapai 83 , dan diperoleh hubungan antara ketebalan film terhadap sifat
optik film yaitu bahwa dalam rentang 90-360 nm, ketebalan film ZnO tidak berpengaruh terhadap transmintansi dalam rentang cahaya tampak 400 -700 nm,
tetapi ketebalan film berpengaruh terhadap indeks refraksi dan emissi ultraviolet dimana nilai keduanya akan meningkat dengan bertambahnya ketebalan film.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kahiriah, 2011, pembuatan nanopartikel ZnS melalui pencampuran Na
2
S.9H
2
O 1M dan ZnCH
3
COO
2
.2H
2
O 1M dengan EDTA dan tanpa EDTA, sulit karena senyawa ini lebih mudah
bereaksi dengan unsur lain sehingga sulit untuk mempertahankan ukurannya agar tidak kembali menjadi ukuran besar bulk.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi sifat fisis film tipis ZnO yaitu konsentrasi sol, temperatur preheating, temperatur postheating, jenis penstabil
dan lainnya. Oleh karena itu ingin dilakukan penelitian lanjut dengan harapan memperoleh hasil yang lebih baik dengan cara mengganti variasi temperatur
pemanasan kaca sebagai substrat yang dapat mempengaruhi ukuran bulir ZnO. Dalam pembuatan film tipis ada beberapa teknik yang dapat digunakan.
Beragam teknik penumbuhan film tipis adalah Sputtering, MOVCD, PLD dan PVD. Sekarang ini, metode yang sedang dikembangkan adalah metode Sol-Gel.
Penggunaan metode sol-gel dapat menghasilkan film tipis dimana teknik pembuatannya mudah dan biaya yang dibutuhkan untuk melakukan penumbuhan
film tipis dengan metode ini relatif lebih kecil atau lebih murah. Dengan menggunakan metode sol-gel akan membuat material pendukung dari kombinasi
senyawa organik-anorganik yang memiliki sifat transparan yang secara optik. Berdasarkan latar belakang tersebut maka peneliti mengambil judul
”Pengaruh Temperatur Preheating Terhadap Sifat Optik Film Tipis ZnO yang
Ditumbuhkan dengan Metoda Sol-Gel ”.
1.2. Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas dalam penelitian ini penulis membatasi hanya pada proses pembuatan film tipis ZnO melalui pencampuran
3.10 g Zink Asetat dihidrat { ZnCH3COO.2H
2
O }dengan 100 ml etanol dan 0.42
g trietanolamin TEA dan ditumbuhkan dengan metoda Sol-Gel dengan variasi temperatur preheating. Kemudian analisis struktur dengan XRD dan karakterisasi
sifat optik film ZnO menggunakan UV- Vis spektrofotometer double beam.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah yang telah dikemukakan di atas, maka yang menjadi rumusan masalah adalah:
1. Bagaimana cara mensintesis film tipis ZnO dengan metode sol-gel?
2. Bagaimana pengaruh temperatur preheating terhadap sifat optik film tipis ZnO
yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel.
