PEMBUATAN MODUL SEL SURYA BERBASIS PEWARNA UNTUK APLIKASI CHARNGER BATERAI HANDPHONE.

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

LAPORAN TUGAS AKHIR
PEMBUATAN MODUL SEL SURYA BERBASIS PEWARNA
UNTUK APLIKASI CHARGER BATERAI HANDPHONE

Disusun Oleh:

ELITA SILVER

I 8311013

ERIN RIA MARDANI

I 8311014

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA
2014

commit to user

i

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA
Jl. Ir. Sutami No. 36 A Surakarta Telp. (0271) 632112

LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama/ NIM
Judul Tugas Akhir

:

1. Elita Silver
(I8311013)
2. Erin Ria Mardani
(I8311014)
: Pembuatan Modul Sel Surya Berbasis Pewarna Untuk
Aplikasi Charger Baterai Handphone

Tanggal
Dosen Pembimbing

:
: Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.
Surakarta,

Juli 2014

Mengetahui
Ketua Program Studi DIII Teknik Kimia

Dosen Pembimbing

Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D.
NIP. 19790924 200312 1 001

Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.
NIP. 19750411 199903 1 001
Dosen Penguji I

Harianingsih, S.T.,M.T.
NIP. 1981112320130201
Dosen Penguji II

Ir. Arif Jumari, M.Sc.
NIP.196503 15199702 1 001
commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

LEMBAR KONSULTASI
Tugas Akhir
Nama
Judul TA
Tanggal Mulai Bimbingan
Pembimbing
No

Tanggal

: 1. Elita Silver / I 8311013
2. Erin Ria Mardani / I 8311014
: Pembuatan Modul Sel surya Berbasis Pewarna

Untuk Aplikasi Charger Baterai Handphone
: ……………………..........
: Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.
Paraf
Mahasiswa
Dosen

Konsultasi

Ket.

Dinyatakan selesai
Tanggal:
Dosen Pembimbing,

Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T.
commit to user
NIP. 19750411 199903 1 001
iii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan
rahmat dan anugerah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas
akhir ini. Laporan ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Program
Studi Diploma Tiga Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Laporan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan data-data yang diambil
sebagai hasil percobaan.
Penyusun menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah
menbantu sehingga dapat menyelesaikan laporan ini :
1 . Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Program
Diploma III Teknik Kimia UNS
2. Bapak Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. selaku dosen
pembimbing tugas akhir.
3. Bapak , ibu dan kakak yang telah memberikan dorongan dan semangat
kepada

kami.
4. Teman-teman Diploma III Teknik Kimia angkatan 2011 yang telah
memberikan bantuan, semangat, keceriaan dan motivasi kepada kami.
5. Semua pihak yang telah membantu tersusunnya laporan tugas akhir ini.
Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat
kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, penyusun mengharapkan adanya
kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan ini.
Akhir kata penyusun mengharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi
rekan-rekan dan pembaca yang memerlukan.

Surakarta,

commit to user

iv

Juli 2014

Penyusun

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul..................................................................................................

i

Lembar Pengesahan .........................................................................................

ii

Lembar Konsultasi ..........................................................................................

iii

Kata Pengantar .................................................................................................

iv

Daftar Isi ..........................................................................................................

v

Daftar Tabel .....................................................................................................

vii

Daftar Gambar..................................................................................................

viii

Intisari ..............................................................................................................

x

BAB I

BAB II

BAB III

BAB IV

PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................

1

B. Rumusan Masalah ....................................................................

2

C. Tujuan.......................................................................................

2

D. Manfaat.....................................................................................

2

LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka .....................................................................

4

1. Sel Surya .............................................................................

4

2. DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) ......................................

5

3. Komponen Sel Surya ..........................................................

6

4. Cara Kerja DSSC ................................................................

10

5. Perakitan dan Rangkaian Modul Sel Surya DSSC .............

12

6. Pengujian ............................................................................

13

B. Kerangka Pemikiran ................................................................

14

METODOLOGI
A. Alat dan Bahan ........................................................................

19

B. Lokasi ......................................................................................

20

C. Gambar Rangkaian Alat ............................................................

21

D. Cara Kerja ...............................................................................

22

HASIL DAN PEMBAHASAN
commit toFTO
user.............................................
A. Pembuatan Kaca Konduktif

26

v

perpustakaan.uns.ac.id

BAB V

digilib.uns.ac.id

B. Pelapisan Semikonduktor .........................................................

27

1. Metode Spray Coating .......................................................

27

2. Metode Doctor Blade ........................................................

28

C. Perendaman Pewarna ...............................................................

28

D. Pembuatan Counter Electrode .................................................

28

E. Pembuatan DSSC ....................................................................

29

E. Pembuatan Modul DSSC ........................................................

31

F. Karakterisasi ............................................................................

31

1. X-Ray Diffractometer (XRD) .............................................

31

2. Uji Transmitansi Uv-Vis ....................................................

32

3. Uji Kurva I-V untuk Mengetahui Efisiensi ........................

33

PENUTUP
A. Kesimpulan ..............................................................................

39

B. Saran ........................................................................................

40

Daftar Pustaka .................................................................................................

41

Lampiran

commit to user

vi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1

Data hasil pembuatan kaca konduktif FTO dengan variasi
waktu spray ................................................................................

26

Tabel IV.2

Data hasil spray TiO2 dengan variasi volume spray .................

29

Tabel IV.3

Data hasil spray TiO2 dengan variasi kadar triton ....................

30

Tabel IV.4

Data hasil pelapisan metode doctor blade dengan variasi
ketebalan ....................................................................................... 30

Tabel IV.5

Hasil Perhitungan Efisiensi ........................................................ .. 38

commit to user

vii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1

Gambar Struktur Sel Surya Generasi pertama .............................. 6

Gambar II.2

Gambar Struktur Sel Surya Generasi kedua ................................. 6

Gambar II.3

Gambar Struktur DSSC ................................................................ 6

Gambar II.4

Cara Kerja DSSC……………………………………………….. 11

Gambar II.5

Diagram Blok Pembuatan Gelas Transparan FTO …………….. 14

Gambar II.6

Diagram Blok Pelapisan Kaca Semikonduktor (Elektroda
Kerja) ........................................................................................... 15

Gambar II.7

Diagram Blok Pembuatan Kaca Counter Elektrode………..…... 1θ

Gambar II.8

DiagramBlok Perakitan Sel Surya ……………………………... 17

Gambar II.9

Diagram Blok Perakitan Modul Sel Surya …………………….. 18

Gambar III.1 Rangkaian Alat Pembuatan Kaca Konduktif FTO …………….. 21
Gambar III.2 Rangkaian Alat Spray Coating ………………………………… 21
Gambar IV.1 Kaca Konduktif FTO …………………………………………... 2θ
Gambar IV.2 Spray TiO2 pada gelas FTO ……………………………………. 27
Gambar IV.3 Modul DSSC untuk Charger Baterai Handphone ……………... 31
Gambar IV.4 Grafik Karakterisasi XRD kaca FTO dengan Waktu Deposisi
13 Menit ………………………………………………………... 32
Gambar IV.5 Grafik Hasil Uji Transmitansi Kaca FTO ……………………… 33
Gambar IV.6 Kurva I-V DSSC ……………………………………………….. 33
Gambar IV.7 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan
Volume 10 ml ………………………………………………….. 34
Gambar IV.8 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan
Volume 12 ml ………………………………………………….. 34
Gambar IV.9 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan
Volume 1η ml ………………………………………………….. 3η
Gambar IV.10 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan
Volume 17 ml ………………………………………………….. 3η
Gambar IV.11 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan
commit 10
to ml
user……………………………..… 3θ
Kadar Triton η% Volume

viii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar IV.12 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Spray Coating dengan
Kadar Triton η% Volume 12 ml ………………………………. 3θ
Gambar IV.13 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Doctor Blade dengan
Tebal 1 Selotip ………………………………………………… 37
Gambar IV.14 Hasil Uji Efisiensi Sel Surya Metode Doctor Blade dengan
Tebal 2 Selotip ………………………………………………… 37

commit to user

ix

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

INTISARI
Elita Silver, Erin Ria Mardani, 2014, “Laporan Tugas Akhir Pembuatan
Modul Sel Surya Berbasis Pewarna Untuk Aplikasi Charger Baterai
Handphone”. Program Studi Diploma III Teknik Kimia Fakultas Teknik.
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dapat menjadi solusi pencarian sumber
energi alternatife yang dapat diperbaharui (renewable). DSSC adalah
pengembangan dari sel surya yang memanfaatkan zat warna (dye) sebagai media
penangkap foton dari matahari. DSSC bisa dimanfaatkan sebagai charger baterai
handphone karena pada saat ini, handphone sudah menjadi keperluan pokok
semua orang. Charger DSSC hanya membutuhkan sinar matahari untuk dapat
mengisi baterai handphone, sehingga praktis digunakan untuk orang yang
mempunyai aktivitas tinggi maupun saat bepergian.
Bahan baku dari DSSC adalah kaca konduktif FTO. Kaca konduktif FTO
dibuat dengan metode spray pyrolysis deposition dengan mendeposisikan larutan
prekursor konsentrasi 0,7 M di permukaan substrat kaca ketebalan 2 mm pada
suhu deposisi 500°C dan waktu deposisi 13 menit. Kaca konduktif FTO yang
dihasilkan mempunyai hambatan rata-rata ≤ 20 .
Kaca konduktif FTO yang dilapisi TiO2 selanjutnya akan disebut
semikonduktor. Semikonduktor dibuat dengan metode doctor blade dan spray
coating. Semikonduktor dengan metode spray coating dibuat dengan
menyemprotkan larutan TiO2 pada kaca konduktif FTO yang telah dipanaskan
pada suhu 500°C. Selanjutnya semikonduktor disintering selama 1 jam pada suhu
500°C. Semikonduktor dengan metode doctor blade dibuat dengan melapiskan
pasta TiO2 pada kaca konduktif FTO dengan bantuan spatula atau batang
pengaduk. Setelah itu semikonduktor disintering selama 5 menit pada suhu
325°C, 5 menit pada suhu 375°C, 15 menit pada suhu 450°C dan 15 menit pada
suhu 500°C. Semikonduktor yang diperoleh kemudian direndam dalam larutan
pewarna (dye ruthenium complex) selama 24 jam. Counter electrode dibuat
dengan melapiskan platina pada kaca konduktif FTO yang sebelumnya telah
dilubangi pada kedua sisi pojok sebagai tempat masuknya elektrolit, lalu
disintering selama 1 jam pada suhu 450⁰C. Semikonduktor dan counter electrode
direkatkan menggunakan thermoplastic sealant. Tahap terakhir adalah pengisian
elektrolit dan penutupan lubang dengan aluminium thermoplastic laminate.
Kaca konduktif FTO dengan waktu deposisi yang berbeda-beda diuji
transmitansinya dengan UV-Vis Spectrophotometer. Tingkat transparansi gelas
transparan FTO yang dihasilkan berkisar antara 19 – 71%. Kaca konduktif FTO
juga diuji XRD (X-Ray Diffractometer) dari pelapis gelas transparan tersebut yaitu
SnO2:F. Setelah dianalisa menggunakan program Match, diketahui bahwa pada
deposisi suhu 500 C waktu deposisi 13 menit memiliki struktur kristal cassiterite.
Modul DSSC dipasang dengan rangkaian seri-paralel dengan total 30 sel surya. 3
buah rangkaian seri, masing-masing terdiri dari 10 sel surya, yang kemudian 3
rangkaian seri tersebut disambungkan secara paralel. Menghasilkan tegangan 6,67
volt dan arus 10,51 mA. Efisiensicommit
maksimal
sebesar 1,78% diperoleh dari DSSC
to user
dengan metode doctor blade dengan tebal 1 selotip.

x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ABSTRACT
Elita Silver, Erin Ria Mardani, 2014, “Final Project Report, The Creating
Modul of Solar Cell Based on Dye to Handphone Battery Charger
Application”. Chemical Engineering Diploma III Study Program of
Engineering Faculty. Universitas Sebelas Maret University of Surakarta.
Dye-sensitized Solar Cell (DSSC) can be a source search solution
alternatives of renewable energy (renewable). DSSC is the development of solar
cells that utilize dye (dye) as a media capture photons from the sun. DSSC can be
used as a battery charger for mobile phone at this time, mobile phones have
become the basic needs of all people. Charger DSSC only need sunlight to be able
to charge the phone battery, making it practical to use for people who have high
activity or while traveling.
The raw material of DSSC is conductive FTO glass. FTO conductive glass
is made by spray pyrolysis deposition method. Precursor solution with a
concentration of 0.7 M in the surface of the glass substrate thickness of 2 mm at
500°C deposition temperature and deposition time of 13 minutes. FTO conductive
glass barriers have produced an average of ≤ 20 .
FTO conductive glass coated with TiO2 hereafter referred semiconductors.
Semiconductors made by doctor blade method and spray coating. Semiconductors
by spray coating method were made by spraying a solution of TiO2 on FTO
conductive glass that has been heated to a temperature of 500°C. Furthermore
semiconductor is sintered for 1 hour at a temperature of 500°C. Semiconductor
with a doctor blade method made by superimposing the TiO2 paste on FTO
conductive glass with the help of a spatula or stirring rod. After the semiconductor
is sintered for 5 minutes at a temperature of 325°C, 5 min at 375°C, 15 minutes at
a temperature of 450°C and 15 minutes at a temperature of 500°C. Semiconductor
was then soaked in a solution of the dye (the ruthenium complex dye) for 24
hours. Counter electrode is made by superimposing platinum in FTO conductive
glass that had previously been drilled on both sides of the corner as the entry of
the electrolyte, then is sintered for 1 h at 450°C. Semiconductors and counter
electrode glued using thermoplastic sealant. The last stage is the electrolyte filling
and closing the hole with aluminum thermoplastic laminate.
FTO conductive glass with deposition time varying it transmitantion tested
with UV-Vis Spectrophotometer. The level of transparency of the transparent
FTO glass produced ranges between 19-71%. FTO conductive glass was also
tested XRD (X-ray Diffractometer) of the transparent glass coatings that
SnO2: F. Having analyzed using the Match program, it is known that the
deposition temperature 500 C deposition time 13 minutes had cassiterite crystal
structure. DSSC module is fitted with a series-parallel circuit with a total of 30
solar cells. 3 pieces of series circuits, each consisting of 10 solar cells, which then
3 series circuit is connected in parallel. Produces a voltage 6.67 volts and 10.51
mA current. Maximum efficiency of 1.78% was obtained from the DSSC with a
doctor blade method with a thicker one tape.
commit to user

xi