SEL SURYA ORGANIK (SSO) BERBAHAN PORPHYRIN ALAM DARI SPIRULINA SP SEBAGAI SEL SURYA GENERASI KE-4.
RINGKASAN
HIBAH PENELITIAN STRATEI NASIONAL
BATCH II T.A 2010
JUDUL
SEL SURYA ORGANIK (SSO) BERBAHAN PORPHYRIN ALAM
DARI SPIRULINA SP SEBAGAI SEL SURYA GENERASI KE-4
KETUA PENELITI
AGUS SUPRIYANTO, M.Si
ANGGOTA
DRA. RIYATUN, M.SI
DRA. ANTIK ERLINA, M.SI
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan
Nasional, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Nomor :
172/SP2H/PP/DP2M/III/2010, tanggal 1 Maret 2010
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
Nopember 2010
RINGKASAN
Sel Surya Organik (SSO) Berbahan Porphyrin Alam dari Spirulina
SP Sebagai Sel Surya Generasi ke-4
(Agus Supriyanto, Riyatun, Erlina, Nopember 2010)
Sel surya organik (SSO) mempunyai potensi yang besar untuk terus
dikembangkan sebagai sumber energi yang murah, baru dan terbarukan serta ramah
lingkungan. Tetapi karena efisiensi dayanya masih rendah dan belum bisa diterima
secara komersial maka perlu adanya kajian yang komprehensif untuk meningkatkan
efisiensi sel surya organik tersebut. Obyek yang dikaji dalam penelitian ini adalah
bahan alam yaitu porphyrin yang telah di isolasi dari mikroalgae spirulina digunakan
untuk bahan dye sensititizer sebagai aseptor elektron pada lapisan TiO2
semikonduktor tipe-n menjadi sebuah divais sel surya organik.
Tujuan dari
penelitian ini adalah mendapatkan sel surya organik berbahan porphyrin alam
sebagai sel surya generasi ke-4. Pengontrolan lapisan porphyrin dalam pembuatan
SSO dibuat menggunakan metode spin coating.
Pengaruh parameter-parameter
penumbuhan menggunakan spin coating meliputi kelarutan, kecepatan dan waktu
berputar akan diperhitungkan terhadap sifat-sifat lapisan klorofil sebagai material
aktif dalam SSO. Parameter-parameter penumbuhan spin coating ini dipercaya dapat
mengontrol sifat optik dan sifat elektronik dari lapisan klorofil-A.
Selain
karakterisasi sifat optik dan listrik dicari, struktur mikro lapisan tersebut di
investigasi meliputi UV-Vis spektroskopi,
Lapisan tipis porphyrin telah berbentuk menggunakan teknik spin coating yang
mempunyai spektrum serapan panjang gelombang pada 410 nm dan 660 nm dengan
parameter penumbuhan kecepatan putar 1500 rpm, waktu putar 60 detik dan suhu
pemanasan di bawah 200 0C dengan lama waktu tidak lebih dari 15 menit.
Konsentrasi larutan porphyrin yang baik pada keadaan konsentrasi 5,67 µg/mL. Dari
hasil spektrum tersebut nampak sesuai dengan tipikal spektrum porphyrin. Adapun
lapisan tipis TiO2 mempunyai absorbansi yang besar pada daerah di bawah panjang
gelombang 400 nm.
Dari hasil karakterisasi I-V kondisi gelap dan terang nampak
kurva I-V porphyrin alam dalam keadaan diberi cahaya lebih meningkat
dibandingkan dengan hasil keadaan gelap. Dari konduktivitasnya sekitar 0,98x10-4
ohm-1.cm-1 menjadi 1,52x10-4 ohm-1.cm-1 untuk keadaan yang diberi intensitas radiasi
sebesar 100 mW/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa porphyrin alam mempunyai
respon terhadap cahaya dan sifat dye sensitized yang cukup baik.
Pembuatan prototipe SSO, struktur lapisan tipis porphyrin dikombinasikan
dengan material semikonduktor lapisan nanopartikel TiO 2. Adapun struktur devais
yang pertama, ITO/TiO2/porphyrin/Al, dan kedua struktur ITO/porphyrin/ TiO 2/Al.
Masing-masing struktur devais fotodetektor organik di optimasi ketebalan lapisan
porphyrin dengan berbagai pelapisan 1, 3, 5 dan 7.
Devais SSO di karakterisasi
kurva I-V menggunakan Keithley 238 yang diberi keadaan gelap dan terang mulai 20
mW/cm2 sampai 100 mW/cm2.
Efek fotovoltaik devais SSO dengan variasi
pelapisan porphyrin diperoleh bahwa devais SSO pada kondisi terang dengan
intensitas radiasi 100 mW/cm 2 yang mempunyai kerapatan arus pada short circuit
dan tegangan open circuit yang paling besar adalah devais SSO yang memiliki
pelapisan 3 porphyrin, yaitu sebesar
Jsc 5.76 μA/cm2 dan Voc 648 mV dengan
konversi efisiensi daya sebesar 0,17 %.
Ini menjadikan sebuah potensi bahwa
porphyrin alam dapat dibuat menjadi Sel Surya Organik (SSO) generasi ke-4.
Kata kunci : Porphyrin, TiO2, sel surya organik , fotovoltaik
ABSTRAC
Porphyrin Based Solar Cell Organics From Spirulina SP as
4 Generation of Solar Cells
(Agus Supriyanto, Riyatun, Erlina, Nopember 2010)
Isolation of natural porphyrin from microalgae spirulina has been carried out
using extraction and chromatography.
The porphyrin solution characterized
inckuded the spectroscopy UV-Vis absoprtion, spectroscopy FTIR and I-V (currentvoltage) characterization to determine the photoconductivity.
The result of
characterization shows that microalgae spirulinahas better porphyrin content and
relative easily gets its porphyrin compound isolation.
The absoprtion spectrum
obtained has 410 nm soret band and 660 nm Q band, apparently consistent with the
typical porphyrin spectrum. Its dark conductivity reaches about 10,74x10-6 ohm-1.cm1
becomes 15,43 x10-6 ohm-1.cm-1 for conductivity with the condition given radiation
intensity of 100 mW/cm2.
The porphyrin thin film was growth using spin coating method.
The
parameter growth inclede the variation of porphyrin solution concentration, spin
rotation speed, temperature thin film, and duration of temperature thin film. The
absorption spectrum formed is the same as the porphyrin solution condition, namely
at 410 nm and 660 nm. The results of parameter growth are the concentration of
porphyrin is at 5,67 µg/mL, rotation speed was 1500 rpm with time at 60 seconds,
and temperature thin film was below 200 o C with duration at 15 minutes. The
morphology of porphyrin thin films was characterized using AFM (atomic force
microscopy), and its electrical property using I-V curve.
Fabrication of solar cell organic devices, the porphyrin thin films structure
was combined with the semiconductor material of TiO2 nanopartikel film. The first
device structure
was ITO/TiO2/Porphyrin/Alumunium and the second one
ITO/Porphyrin/TiO2/Alumunium has. Each structure of solar cell organic devices
was optimized porphyrin thin film namely 1, 3, 5 and 7 times layer coating. The
solar cell organic devices has been tested in dark and under various illumination of
light intensity from 20 to 100 mWcm-2. The device shows the rectification property
in dark and shows the photosensitizing effect under illumination.
The device with 3
times layer coating of porphyrin shows the highest Jsc of 5.76 μAcm-2, Voc of 648 and
efficiency 0.17 % for ITO/Porphyrin/TiO2/Alumunium structure device.
Keywords : Porphyrin, TiO2, solar cell, photosensitizing
HIBAH PENELITIAN STRATEI NASIONAL
BATCH II T.A 2010
JUDUL
SEL SURYA ORGANIK (SSO) BERBAHAN PORPHYRIN ALAM
DARI SPIRULINA SP SEBAGAI SEL SURYA GENERASI KE-4
KETUA PENELITI
AGUS SUPRIYANTO, M.Si
ANGGOTA
DRA. RIYATUN, M.SI
DRA. ANTIK ERLINA, M.SI
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan
Nasional, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Nomor :
172/SP2H/PP/DP2M/III/2010, tanggal 1 Maret 2010
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
Nopember 2010
RINGKASAN
Sel Surya Organik (SSO) Berbahan Porphyrin Alam dari Spirulina
SP Sebagai Sel Surya Generasi ke-4
(Agus Supriyanto, Riyatun, Erlina, Nopember 2010)
Sel surya organik (SSO) mempunyai potensi yang besar untuk terus
dikembangkan sebagai sumber energi yang murah, baru dan terbarukan serta ramah
lingkungan. Tetapi karena efisiensi dayanya masih rendah dan belum bisa diterima
secara komersial maka perlu adanya kajian yang komprehensif untuk meningkatkan
efisiensi sel surya organik tersebut. Obyek yang dikaji dalam penelitian ini adalah
bahan alam yaitu porphyrin yang telah di isolasi dari mikroalgae spirulina digunakan
untuk bahan dye sensititizer sebagai aseptor elektron pada lapisan TiO2
semikonduktor tipe-n menjadi sebuah divais sel surya organik.
Tujuan dari
penelitian ini adalah mendapatkan sel surya organik berbahan porphyrin alam
sebagai sel surya generasi ke-4. Pengontrolan lapisan porphyrin dalam pembuatan
SSO dibuat menggunakan metode spin coating.
Pengaruh parameter-parameter
penumbuhan menggunakan spin coating meliputi kelarutan, kecepatan dan waktu
berputar akan diperhitungkan terhadap sifat-sifat lapisan klorofil sebagai material
aktif dalam SSO. Parameter-parameter penumbuhan spin coating ini dipercaya dapat
mengontrol sifat optik dan sifat elektronik dari lapisan klorofil-A.
Selain
karakterisasi sifat optik dan listrik dicari, struktur mikro lapisan tersebut di
investigasi meliputi UV-Vis spektroskopi,
Lapisan tipis porphyrin telah berbentuk menggunakan teknik spin coating yang
mempunyai spektrum serapan panjang gelombang pada 410 nm dan 660 nm dengan
parameter penumbuhan kecepatan putar 1500 rpm, waktu putar 60 detik dan suhu
pemanasan di bawah 200 0C dengan lama waktu tidak lebih dari 15 menit.
Konsentrasi larutan porphyrin yang baik pada keadaan konsentrasi 5,67 µg/mL. Dari
hasil spektrum tersebut nampak sesuai dengan tipikal spektrum porphyrin. Adapun
lapisan tipis TiO2 mempunyai absorbansi yang besar pada daerah di bawah panjang
gelombang 400 nm.
Dari hasil karakterisasi I-V kondisi gelap dan terang nampak
kurva I-V porphyrin alam dalam keadaan diberi cahaya lebih meningkat
dibandingkan dengan hasil keadaan gelap. Dari konduktivitasnya sekitar 0,98x10-4
ohm-1.cm-1 menjadi 1,52x10-4 ohm-1.cm-1 untuk keadaan yang diberi intensitas radiasi
sebesar 100 mW/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa porphyrin alam mempunyai
respon terhadap cahaya dan sifat dye sensitized yang cukup baik.
Pembuatan prototipe SSO, struktur lapisan tipis porphyrin dikombinasikan
dengan material semikonduktor lapisan nanopartikel TiO 2. Adapun struktur devais
yang pertama, ITO/TiO2/porphyrin/Al, dan kedua struktur ITO/porphyrin/ TiO 2/Al.
Masing-masing struktur devais fotodetektor organik di optimasi ketebalan lapisan
porphyrin dengan berbagai pelapisan 1, 3, 5 dan 7.
Devais SSO di karakterisasi
kurva I-V menggunakan Keithley 238 yang diberi keadaan gelap dan terang mulai 20
mW/cm2 sampai 100 mW/cm2.
Efek fotovoltaik devais SSO dengan variasi
pelapisan porphyrin diperoleh bahwa devais SSO pada kondisi terang dengan
intensitas radiasi 100 mW/cm 2 yang mempunyai kerapatan arus pada short circuit
dan tegangan open circuit yang paling besar adalah devais SSO yang memiliki
pelapisan 3 porphyrin, yaitu sebesar
Jsc 5.76 μA/cm2 dan Voc 648 mV dengan
konversi efisiensi daya sebesar 0,17 %.
Ini menjadikan sebuah potensi bahwa
porphyrin alam dapat dibuat menjadi Sel Surya Organik (SSO) generasi ke-4.
Kata kunci : Porphyrin, TiO2, sel surya organik , fotovoltaik
ABSTRAC
Porphyrin Based Solar Cell Organics From Spirulina SP as
4 Generation of Solar Cells
(Agus Supriyanto, Riyatun, Erlina, Nopember 2010)
Isolation of natural porphyrin from microalgae spirulina has been carried out
using extraction and chromatography.
The porphyrin solution characterized
inckuded the spectroscopy UV-Vis absoprtion, spectroscopy FTIR and I-V (currentvoltage) characterization to determine the photoconductivity.
The result of
characterization shows that microalgae spirulinahas better porphyrin content and
relative easily gets its porphyrin compound isolation.
The absoprtion spectrum
obtained has 410 nm soret band and 660 nm Q band, apparently consistent with the
typical porphyrin spectrum. Its dark conductivity reaches about 10,74x10-6 ohm-1.cm1
becomes 15,43 x10-6 ohm-1.cm-1 for conductivity with the condition given radiation
intensity of 100 mW/cm2.
The porphyrin thin film was growth using spin coating method.
The
parameter growth inclede the variation of porphyrin solution concentration, spin
rotation speed, temperature thin film, and duration of temperature thin film. The
absorption spectrum formed is the same as the porphyrin solution condition, namely
at 410 nm and 660 nm. The results of parameter growth are the concentration of
porphyrin is at 5,67 µg/mL, rotation speed was 1500 rpm with time at 60 seconds,
and temperature thin film was below 200 o C with duration at 15 minutes. The
morphology of porphyrin thin films was characterized using AFM (atomic force
microscopy), and its electrical property using I-V curve.
Fabrication of solar cell organic devices, the porphyrin thin films structure
was combined with the semiconductor material of TiO2 nanopartikel film. The first
device structure
was ITO/TiO2/Porphyrin/Alumunium and the second one
ITO/Porphyrin/TiO2/Alumunium has. Each structure of solar cell organic devices
was optimized porphyrin thin film namely 1, 3, 5 and 7 times layer coating. The
solar cell organic devices has been tested in dark and under various illumination of
light intensity from 20 to 100 mWcm-2. The device shows the rectification property
in dark and shows the photosensitizing effect under illumination.
The device with 3
times layer coating of porphyrin shows the highest Jsc of 5.76 μAcm-2, Voc of 648 and
efficiency 0.17 % for ITO/Porphyrin/TiO2/Alumunium structure device.
Keywords : Porphyrin, TiO2, solar cell, photosensitizing