BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Persiapan
Tidak ada benda asing yang menempel pada substrat ITO setelah dicuci dengan
aseton dan
ultrasonic cleaner.
Luas permukaan khusus untuk proses deposisi TiO
2
telah dibentuk dengan scotch-tape dengan ukuran 1×1 cm
2
. MEH-PPV yang telah ditakar larut di dalam kloroform dan tidak mengalami
perubahan warna.
4.2 Deposisi TiO
2
Pasta TiO
2
dideposisikan pada substrat ITO dengan cara doctor blading hingga
merata ke seluruh permukaan yang terbuka. Pasta dapat menempel baik dan tersebar rata
tanpa celah karena telah digerus dan diaduk dengan campuran Triton. Lapisan TiO
2
yang terbentuk setelah pemanasan berwarna putih
dan tetap menempel pada substrat ITO. Sampel yang dibuat berjumlah empat buah.
Dua sampel untuk pembuatan sel surya dan dua sampel lainnya untuk karakterisasi optik.
4.3 Karakteristik Lapisan TiO
2
dari Uji XRD
Dari uji XRD yang dilakukan terhadap lapisan TiO
2
, didapatkan pola intensitas difraksi terhadap β Gambar 1η. Puncak-
puncak difraksi menunjukkan fase anatase lebih dominan dari pada fase rutile. Hal ini
dapat dilihat dengan membandingkan hasil karakterisasi XRD dengan data JCPDS joint
committee on powder diffraction standards
untuk anatase dan rutile. Dari perbandingan tersebut terlihat bahwa pada sudut difraksi 25
o
dan 47
o
terdapat puncak yang lebih tinggi dibandingkan puncak yang lainnya, kedua
puncak tersebut adalah milik fase anatase. Fase rutile tidak banyak terbentuk karena
puncak tertingginya yang berada pada sudut difraksi 27
o
sangat kecil jika dibandingkan dengan
puncak tertinggi
anatase .
Karakteristik anatase ditunjukkan dari sudut difraksi β pada sudut sekitar 25
, 36 , 37
, 38
, 47 , 54
, 62 , 68
, 70 dan 74
yang bersesuaian dengan orientasi bidang menurut
indeks Miller hkl pada 101, 103, 004, 112, 200, 211, 213,116, 220 dan
107 sesuai data JCPDS No. 21-1272. Lampiran 2, halaman 30.
Parameter kisi
kristal anatase
didapatkan dengan menggunakan metode Cohen dan Cramer. Menurut literatur, TiO
2
memiliki parameter kisi a = γ.78η Ǻ dan c = 9.513
Ǻ. Dari hasil perhitungan dengan metode Cramer pada data sampel diketahui
parameter kisi a = 3.701 Ǻ dan c = 9.238 Ǻ
dengan nilai ketepatan masing-masing
97.78 dan 97.11 . Sistem kristal yang didapat berupa tetragonal dengan sumbu a = b
≠ c dan α = = 90
o
. Ukuran kristal yang didapatkan dari perhitungan menggunakan
persamaan Scerrer sebesar 37.344 nm.
4.4 Deposisi PPV
Dua larutan PPV dengan konsentrasi 0,25 dan 0,5 diteteskan pada masing-
masing substrat TiO
2
. Larutan diserap merata ke dalam pori yang terdapat pada TiO
2
. Scotch-tape
yang menempel dapat dilepas tidak lama setelah kloroform menguap. Selain
untuk dideposisikan pada TiO
2
, PPV juga dideposisikan pada ITO secara langsung untuk
karakterisasi optik baik untuk konsentrasi 0,25 maupun 0,5 .
Gambar 15. Difraksi sinar-X kristal TiO
2
A na
tas e
Ruti le
IT O
Ruti le
A na
tas e
Ruti le
A na
tas e
IT O
A na
tas e
Ruti le
A n
a ta
s e
100 200
300 400
500 600
10 15
20 25
30 35
40 45
50 55
60 65
70
Int ensit
as
2 θ
4.5 Elektrolt Polimer
Elektrolit berfungsi
sebagai penyumbang elektron bagi dye supaya
kembali ke ground state setelah terjadi fotoeksitasi. Polimer yang terdiri dari
campuran PVA dan kitosan mencegah elektrolit dari kebocoran dan reaksi spontan
dengan TiO
2
. Elektrolit polimer yang dibuat berupa gel transparan. Gel elektrolit dapat
menyesuaikan bentuk dengan permukaan TiO
2
ketika dideposisikan, sehingga dapat menutupi celah antara TiO
2
dan ITO. Elektrolit polimer yang dibuat seragam
untuk kedua sampel memiliki ketahanan yang baik. Ketahanan ini ditunjukkan saat
pengujian respon tegangan sel surya terhadap perubahan intensitas cahaya yang diterima sel.
Hasil yang didapatkan berupa kurva tegangan terhadap waktu dapat dilihat pada halaman 13.
Namun demikian, ketahanannya yang baik belum tentu disertai dengan konduktivitas
yang baik pula. Arus keluaran dari sel Gambar 18. hal.11 mengindikasikan adanya
tahanan besar dalam sel dan terdapat kemungkinan tahanan tersebut disebabkan
elektrolit polimer. Uji konduktivitas tidak dilakukan dalam penelitian ini
4.6 Karakteristik Optik
Kurva absorbansi diambil untuk lapisan PPV, TiO
2
, dan kombinasi keduanya. Kurva absorbansi PPV Gambar 16 dengan
konsentrasi 0,25 PPV A menunjukkan bahwa PPV mampu menyerap cahaya dengan
rentang panjang gelombang mulai dari 400 nm hingga 568 nm. Nilai panjang gelombang
tersebut termasuk pada panjang gelombang cahaya tampak dari daerah ungu hingga
kuning 380 nm
– 590 nm. PPV dengan konsentrasi 0,5
PPV B juga memiliki karakteristik yang sama namun tingkat absorbansi yang
dimilikinya lebih tinggi karena konsentrasinya juga lebih tinggi. Karakteristik absorbansi ini
menentukan daerah panjang gelombang yang efektif untuk konversi energi bagi sel. Panjang
gelombang dengan nilai absorbansi yang besar pada dye adalah daerah yang efektif menyerap
spektrum energi elektromagnetik yang bersesuaian.
Lapisan TiO
2
memiliki puncak absorbansi di daerah UV, maka PPV diberikan
sebagai dye agar TiO
2
bekerja dalam rentang cahaya tampak. TiO
2
yang dibuat cukup tebal sehingga memiliki nilai absorbansi yang besar,
Gambar 16. Absorbansi PPV A dan PPV B
0,1 0,2
0,3 0,4
350 400
450 500
550 600
650 700
750 800
A b
sor b
an si
Panjang gelombang nm
PPV A 0.25 PPV B 0.5
Gambar 17. Absorbansi TiO
2
dan TiO
2
dengan dye PPV
0,5 1
1,5 2
2,5 3
3,5 4
300 400
500 600
700 800
A b
sor b
an si
Panjang gelombang nm
TiO2 TiO2 + PPV A
TiO2 + PPV B
namun masih bisa diamati perubahannya pada karakterisik absorbansinya setelah PPV
diberikan sebagai dye. Perubahan yang teramati berupa peningkatan absorbansi dari
daerah UV ke hijau 526
– 602 nm. Noise
berupa fluktuasi
nilai absorbansi pada kurva diakibatkan oleh
struktur lapisan TiO
2
yang tebal. Karena ketebalan ini cahaya datang mengalami
penghamburan. Penghamburan inilah yang terlihat dalam kurva sebagai Noise. Metode
pelapisan dengan teknik doctor blading tidak dapat membentuk lapisan yang lebih tipis dari
scotchtape
. Mata pisau yang digunakan pada penyapuan pasta TiO
2
tidak boleh menyentuh permukaan ITO secara langsung, maka antara
mata pisau dan permukaan ITO terdapat jarak sebesar ketebalan scotchtape 0,05 mm.
Jika dibandingkan dengan hasil yang didapatkan oleh Petrella
24
, karakteristik unik dari absorbansi TiO
2
dan PPV yaitu dua puncak absorbansi pada daerah UV dan hijau
tidak terlihat jelas. Gambar 18 menunjukkan kurva absorbansi oleh Petrella
24
untuk lapisan TiO
2
, MEH-PPV, dan campurannya. Absorpsi TiO
2
pada Gambar 18 tidak menggunakan bubuk TiO
2
sebagai bahan dasarnya,
melainkan dibentuk
dari penumbuhan kristal dengan menggunakan
titanium tetraisopropoksida TTIP yang dihidrolisis. PPV yang digunakan juga tidak
menggunakan bubuk MEH-PPV, melainkan hasil sintesis menggunakan reaksi stille cross
coupling.
4.7 Karakteristik Arus-Tegangan Sel