Analisa Pengaruh Ketebalan
3.2 Analisa Pengaruh Ketebalan
Lapisan TiO 2
3.2.1 Pengaruh waktu dan tegangan elektroforesis
Ketebalan lapisan TiO 2 berpengaruh
terhadap banyaknya dye yang dapat
teradsorpsi. Semakin tebal lapisan TiO 2 Gambar 9. Simulasi profil grafik ketebalan maka akan semakin banyak zat warna yang
lapisan TiO 2 dengan perbedaan teradsorpsi. Dengan seiring bertambahnya
tegangan elektroforesis partikel TiO 2 maka semakin banyak dye
Hasil simulasi ini memperlihatkan hal ini akan mempengaruhi kinerja dari sel
yang terikat pada partikel TiO 2 , sehingga
bahwa beda tegangan yang digunakan pada DSSC yang dibuat. Untuk mempelajari saat elektroforesis mempengaruhi cepat
pengaruh ketebalan lapisan TiO 2 terhadap
lambatnya proses deposisi. Hal ini terjadi kinerja DSSC, dilakukan pelapisan TiO 2 karena beda potensial mempengaruhi
pada kaca ITO menggunakan metode kecepatan pergerakan partikel dalam elektroforesis.
larutan. Meskipun elektroforesis pada Gambar 8 menunjukkan grafik simulasi ini larutan yang digunakan hubungan antara waktu elektroforesis dan
berbeda dengan larutan pada eksperimen, ketebalan TiO 2 yang dihasilkan dengan tetapi secara kualitatif hasil simulasi pada kondisi tegangan elektroforesis 50 V. Pada
Gambar 9 dapat menerangkan hasil waktu deposisi yang sama dilakukan eksperimen pada Gambar 8. eksperimen sebanyak tiga kali (triplo).
Grafik pertumbuhan ketebalan TiO 2 Terlihat bahwa pada waktu yang sama pada Gambar 8 dan 9 memiliki
kecenderungan yang sama, yaitu kecepatan sama pula.
menghasilkan ketebalan TiO 2 yang hampir
pertumbuhan yang tinggi pada waktu awal, Untuk menjelaskan hasil eksperimen
tetapi kemudian mengalami penurunan pada Gambar 8, kami melakukan simulasi
kecepatan pertumbuhan. Hal ini dengan hasil pada Gambar 9. Simulasi dikarenakan semakin banyak partikel TiO 2 kecepatan pertumbuhan. Hal ini dengan hasil pada Gambar 9. Simulasi dikarenakan semakin banyak partikel TiO 2
dengan menggunakan teknik elektroforesis Gambar 10 merupakan Gambar SEM terlihat homogen serta tidak terlihat
deposisi partikel TiO 2 menurun.
retakan. Hasil ini merupakan bukti bahwa waktu deposisi 6 menit pada dua tempat teknik elektroforesis dapat menghasilkan yang berbeda. Dari hasil tersebut terlihat lapisan TiO 2 dengan kualitas yang baik.
penampang tampak samping TiO 2 dengan
bahwa ketebalan rata-rata lapisan TiO 2
sekitar 7-8 mikrometer. Hasil tersebut tidak
3.2.2 Pengaruh ketebalan TiO 2 terhadap berbeda jauh dengan ketebalan yang
tegangan open circuit (Voc) didapatkan dengan pengukuran menggunakan mikrometer sekrup. Hal ini
Lapisan TiO 2 pada kaca ITO memberikan konfirmasi bahwa hasil dengan variasi beda ketebalan pengukuran dengan menggunakan selanjutnya digunakan untuk fabrikasi mikrometer mempunyai akurasi mendekati
DSSC. Masing-masing sel DSSC yang ketebalan sebenarnya.
telah dibuat kemudian diukur tegangan open circuit (Voc) pada saat kondisi disinari lampu halogen. Lampu halogen mempunyai panjang gelombang yang cukup luas (470 nm - 1300 nm), sedangkan eosin Y mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 513 nm. Oleh karena itu lampu halogen dapat digunakan dalam pengukuran.
Gambar 10. Ketebalan lapisan TiO 2 dengan
waktu deposisi 6 menit (penampang lintang),
dengan
pembesaran : a) 1200x b) 3000x c) 3000x Gambar 12. Grafik tegangan open circuit
(Voc) terhadap waktu elektroforesis TiO 2
Pengukuran nilai tegangan sel DSSC menghasilkan grafik hubungan ketebalan TiO 2 dan Voc sebagaimana terlihat pada Gambar 12 yang menunjukan bahwa semakin tebal lapisan TiO 2 maka nilai tegangan open circuit (Voc) yang dihasilkan akan semakin besar pula. Hal ini Gambar 11. Karakterisasi SEM lapisan TiO 2 dikarenakan karena semakin bertambahnya
dengan variasi waktu ketebalan TiO 2 maka akan semakin banyak elektroforesis a) 1 menit; b) 3
partikel TiO 2 yang dapat menyerap dye menit; c) 6 menit; d) 10 menit
eosin Y (Huang, dkk., 2006).
Terlihat juga bahwa bilai Voc Tabel 1. Nilai Voc yang dihasilkan dari DSSC mengalami penurunan pada ketebalan
dengan ukuran partikel TiO 2 berbeda lebih besar dari waktu elektroforesis 6
Ukuran Partikel
Voc (mVolt)
menit (ketebalan 7,5 mikrometer). Hal ini
(nm)
Simplo Duplo
kemungkinan terjadi karena beberapa faktor, diantaranya :
a) Semakin bertambahnya
ketebalan
67.7 60 lapisan TiO 2 , maka hambatan akan
± 399
semakin besar. Hal ini menyebabkan
penurunan nilai tegangan yang Terlihat juga bahwa DSSC dengan dihasilkan.
partikel TiO 2 399 nm mempunyai warna
b) Semakin bertambahnya
ketebalan
TiO 2 yang lebih putih dibandingkan dengan lapisan TiO 2 , maka kemungkinan DSSC dengan partikel TiO 2 <25 nm
terjadinya transfer elektron dari pita (Gambar 17). Warna merah yang lebih
konduksi TiO 2 ke elektrolit semakin terlihat pada DSSC TiO 2 menunjukan
besar, hal ini akan menurunkan seberapa banyak eosin Y yang teradsorpsi
banyaknya jumlah elektron yang pada permukaan partikel TiO 2 . Semakin dihasilkan oleh DSSC sehingga akan merah warna yang ada pada partikel TiO 2 menurunkan tegangan DSSC.
maka semakin banyak eosin Y yang Hasil percobaan juga menunjukan teradsorpsi. bahwa ketebalan optimum yang didapat
Walaupun DSSC dengan partikel pada percobaan adalah pada ketebalan TiO 2 nano mempunyai tegangan open
sekitar 7-8 µm, yang merupakan hasil circuit yang lebih besar, tetapi memiliki deposisi elektroforesis selama 6 menit.
kekurangan yaitu lapisan TiO 2 nanopartikel yang terdeposisi pada kaca ITO dengan
3.3 Analisa Perbedaan Ukuran menggunakan metode slip casting
Partikel
mempunyai kecenderungan mudah retak dan terkelupas dari kaca ITO. Hal ini
Untuk menganalisa perbedaan ukuran menyebabkan terjadinya pengurangan partikel dilakukan fabrikasi DSSC terhadap
kinerja sel DSSC. Retaknya lapisan tipis
dua macam ukuran partikel TiO 2 , yaitu TiO 2 terjadi karena :
TiO 2 dengan ukuran partikel rata-rata 399
a) Dalam proses preparasi lapisan tipis
TiO 2 , dilakukan pemanasan yang partikel <25 nm (Sigma-aldrich). Nilai
nm (Merck) dan TiO 2 dengan ukuran
dinaikkan secara bertahap hingga suhu tegangan open circuit DSSC yang diperoleh
maksimal 250 °C. Diprediksi kenaikan terdapat pada Tabel 1.
suhu yang terlalu cepat menyebabkan Hasil eksperimen menunjukan bahwa penguapan pada lapisan tipis TiO 2
menjadi cepat sehingga menyebabkan fabrikasi DSSC mempengaruhi besar
ukuran partikel TiO 2 yang dipakai dalam
keretakan pada lapisan tipis TiO 2 . tegangan Voc yang dihasilkan. Pengukuran
b) Agregasi atau penempelan partikel- menggunakan sinar lampu halogen terlihat
partikel TiO 2 yang sejenis yang terlihat bahwa TiO 2 dengan ukuran partikel <25
pada hasil SEM (Gambar 13), juga dapat nm mempunyai tegangan open circuit yang
memperbesar kemungkinan terjadinya
lebih besar dibandingkan dengan TiO 2 pengelupasan TiO 2 .
yang mempunyai ukuran partikel rata-rata
c) Viskositas larutan TiO 2 yang digunakan 399 nm. Kenaikan tegangan yang
dalam proses slip casting mempengaruhi dihasilkan disebabkan oleh ukuran partikel
kekuatan mekanik lapisan TiO 2 , dimana kecil mempunyai luas permukaan TiO 2 apabila viskositas yang digunakan yang lebih besar dibandingkan dengan
terlalu tinggi maka kecenderungan ukuran partikel TiO 2 yang lebih besar.
terjadi retakan pada lapisan tipis terjadi retakan pada lapisan tipis
dan akan menaikan nilai tegangan mencari variasi viskositas larutan TiO 2 DSSC.
yang digunakan.