LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN TITANIA PASTA SEBAGAI BAHAN BAKU SEL SURYA.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
LAPORAN TUGAS AKHIR
PEMBUATAN TITANIA PASTA SEBAGAI BAHAN BAKU SEL SURYA
Disusun Oleh:
ASTRI KURNIAWATI
I 8310011
DEVI AYU ANTASARI
I 8310021
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT. Yang telah melimpahkan rahmat
dan anugerahNya 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 Bregas ST Sembodo,S.T.,M.T. 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 dan ibu yang telah memberikan dorongan kepada kami.
4. Mbak Trias Widowati yang telah membantu dalam proses penyelesaian
tugas akhir.
5. Semua pihak yang telah membantu atas 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,
Penyusun
commit to user
iv
Juli 2013
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 Gambar................................................................................................
vi
Intisari ............................................................................................................
vii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ....................................................................
1
B. Rumusan Masalah .............................................................................
1
C. Tujuan ................................................................................................
2
D. Manfaat ..............................................................................................
2
BAB II. LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka ................................................................................
3
B. Kerangka Pemikiran ...........................................................................
11
BAB III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan ..................................................................................
13
B. Lokasi ................................................................................................
14
C. Gambar Rangkaian Alat ....................................................................
14
D. Cara Kerja ..........................................................................................
15
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
18
BAB V. PENUTUP
A. Kesimpulan .........................................................................................
24
B. Saran ...................................................................................................
24
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Titanium Dioksida ....................................................................
3
Gambar 2.2. Proses Pembuatan Sel Surya dengan Metode SPD...................
5
Gambar 2.3. Proses Terjadinya Endapan .......................................................
5
Gambar 2.4. Diagram Alir Proses Pembuatan TiO2 dari TiCl4 ......................
11
Gambar 2.5. Diagram Alir Proses Persiapan Lapisan Tipis TiO2 ...................
12
Gambar 2.6. Diagram Alir Pelapisan Kaca Konduktif Menggunakan Metode
Doctor Blade ..............................................................................
12
Gambar 3.1. Rangkaian Alat Pembuatan Titania Pasta ...................................
14
Gambar 4.1. Grafik Hubungan antara Suhu Pemanasan (oC) Vs
Prosentase TiO2 Hasil (%) .......................................................... 18
Gambar 4.2. Grafik Hubungan antara Skala Kecepatan Pengadukan
Magnetic stirrer with hot plate Vs Prosentase TiO2
Hasil (%) ..................................................................................... 19
Gambar 4.3. Hasil Uji XRD Serbuk TiO2 ....................................................... 22
Gambar 4.4. Grafik Hasil Uji Efisiensi Sel Surya ...........................................
commit to user
vi
23
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Astri Kurniawati, Devi Ayu Antasari, 2013, “Laporan Tugas Akhir
Pembuatan Titania Pasta sebagai Bahan Baku Sel Surya”. Program Studi
Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Titanium Dioksida (TiO2) merupakan salah satu bahan dasar pembuatan
titania pasta dan dapat diaplikasikan pada pembuatan sel surya. TiO2 dalam bentuk
serbuk berwarna putih dapat diperoleh dengan mereaksikan aquadest danTitanium
(IV) Chloride (TiCl4). TiO2 biasa disebut fotokatalis karena kemampuan menyerap
energi yang berasal dari matahari untuk diubah menjadi energi listrik.Selain itu,
TiO2 memiliki stabilitas termal yang cukup tinggi dan tidak toksik sehingga TiO2
sesuai digunakan pada pembuatan titania pasta.
Pembuatan serbuk TiO2 dilakukan dengan cara memanaskan larutan TiCl4
sebanyak 100 mL pada suhu 100 oC dengan kecepatan pengadukan skala 2
menggunakan magnetic stirrer with hotplate selama 1 jam. Selanjutnya larutan
didiamkan sampai terbentuk endapan dan disaring menggunakan kertas saring.
Setelah itu endapan dikeringkan menggunakan oven.
Pembuatan titania pasta dilakukan dengan cara memanaskan larutan
Polyvinyl Alcohol (PVA) dengan konsentrasi 2,3 M sebanyak 5 mL pada suhu 80
o
C dan kecepatan pengadukan skala 2 menggunakan magnetic stirrer with
hotplate selama 30 menit. Selanjutnya 0,5 gram serbuk TiO2 ditambah dengan 0,3
mL aquadest dan 0,1 mL larutan PVA dan diaduk menggunakan mortar sampai
terbentuk titania pasta.
Serbuk TiO2 diuji X-Ray Diffraction (XRD) menggunakan alat Bruker D8
Advance. Hasil uji XRD diolah pada program Match untuk mengetahui fasa
kristal yang terkandung dalam serbuk. Dari hasil program Match diketahui bahwa
serbuk TiO2 memiliki fasa kristal rutile sehingga sesuai untuk digunakan sebagai
semikonduktor pada sel surya. Titania pasta kemudian diaplikasikan pada
pembuatan sel surya. Sel surya tersebut kemudian diuji efisiensi menggunakan
alat Keithley dan intensitas cahaya diatur pada 1000 watt/m2 dengan luas area
aktif 3 cm2 menghasilkan tegangan sebesar 0,4800435133 Volt dan arus sebesar
0,000631575 Ampere. Hasil ini lebih besar dari sel surya menggunakan titania
pasta di pasaran yang menghasilkan tegangan sebesar 0,00045 Volt dan arus
sebesar 0,0001 Ampere. Efisiensi sel surya menggunakan titania pasta hasil
eksperimen sebesar 0,1 %.
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Astri Kurniawati, Devi Ayu Antasari, 2013, “Final Project Report on the
Production of Titania Paste as a Raw Material of Dye Sensitized Solar Cell”.
Chemical Engineering Undergraduate Program of Engineering Faculty.
Surakarta Sebelas Maret University.
Titanium Dioxide (TiO2) is one of basic materials to make paste titanium
and can be applied to solar cell development. TiO2 in the form of white powder
can be obtained by reacting aquadest and Titanium (IV) Chloride (TiCl 4). TiO2 is
usually called photocatalyst because of its ability of absorbing energy coming
from the sun and changing it into electricity energy. In addition, TiO2 has
sufficiently high thermal stability and nontoxic so that it is appropriate to be used
in paste titanium development.
The development of TiO2 powder was carried out by means of heating 100
mL TiCl4 solution at 100oC with 2-scale mixing rate using magnetic stirrer with
hotplate for 1 hour. Subsequently, the solution was left to create deposition and
sieved using sieve paper. Thereafter, the deposition was dried using oven.
The paste titanium development was carried out by heating Polyvinyl
Alcohol (PVA) with 2.3 M concentration of 5 mL at 80oC and 2-scale mixing rate
using magnetic stirrer with hotplate for 30 minutes. Then, 0.5 gram TiO2 powder
was added with 0.3 mL aquadest and 0.1 mL PVA solution and mixed using
mortar to create paste titanium.
TiO2 powder was tested using X-Ray Diffraction (XRD) with Brucker D8
Advance tool. The result of XRD test was processed using Match program to find
out the crystal phase contained in the powder. From the result of Match program,
it could be found that TiO2 powder had rutile-crystal phase just like that used as
semiconductor in solar cell. The paste Titanium was then applied to solar cell
development. The solar cell was tested for its efficiency using Keithley tool and
light intensity was set at 1000 watt/m2 with 3 cm2-wide active area producing
voltage of 0.4800435133 Volt and current of 0.000631575 Ampere. These results
were higher than the solar cell using commercial past titanium produced with
voltage of 0.00045 Volt and current of 0.0001 Ampere. The efficiency of solar
cell using paste titanium resulting from the experiment was 0.1%.
commit to user
viii
digilib.uns.ac.id
LAPORAN TUGAS AKHIR
PEMBUATAN TITANIA PASTA SEBAGAI BAHAN BAKU SEL SURYA
Disusun Oleh:
ASTRI KURNIAWATI
I 8310011
DEVI AYU ANTASARI
I 8310021
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT. Yang telah melimpahkan rahmat
dan anugerahNya 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 Bregas ST Sembodo,S.T.,M.T. 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 dan ibu yang telah memberikan dorongan kepada kami.
4. Mbak Trias Widowati yang telah membantu dalam proses penyelesaian
tugas akhir.
5. Semua pihak yang telah membantu atas 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,
Penyusun
commit to user
iv
Juli 2013
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 Gambar................................................................................................
vi
Intisari ............................................................................................................
vii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ....................................................................
1
B. Rumusan Masalah .............................................................................
1
C. Tujuan ................................................................................................
2
D. Manfaat ..............................................................................................
2
BAB II. LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka ................................................................................
3
B. Kerangka Pemikiran ...........................................................................
11
BAB III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan ..................................................................................
13
B. Lokasi ................................................................................................
14
C. Gambar Rangkaian Alat ....................................................................
14
D. Cara Kerja ..........................................................................................
15
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
18
BAB V. PENUTUP
A. Kesimpulan .........................................................................................
24
B. Saran ...................................................................................................
24
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Titanium Dioksida ....................................................................
3
Gambar 2.2. Proses Pembuatan Sel Surya dengan Metode SPD...................
5
Gambar 2.3. Proses Terjadinya Endapan .......................................................
5
Gambar 2.4. Diagram Alir Proses Pembuatan TiO2 dari TiCl4 ......................
11
Gambar 2.5. Diagram Alir Proses Persiapan Lapisan Tipis TiO2 ...................
12
Gambar 2.6. Diagram Alir Pelapisan Kaca Konduktif Menggunakan Metode
Doctor Blade ..............................................................................
12
Gambar 3.1. Rangkaian Alat Pembuatan Titania Pasta ...................................
14
Gambar 4.1. Grafik Hubungan antara Suhu Pemanasan (oC) Vs
Prosentase TiO2 Hasil (%) .......................................................... 18
Gambar 4.2. Grafik Hubungan antara Skala Kecepatan Pengadukan
Magnetic stirrer with hot plate Vs Prosentase TiO2
Hasil (%) ..................................................................................... 19
Gambar 4.3. Hasil Uji XRD Serbuk TiO2 ....................................................... 22
Gambar 4.4. Grafik Hasil Uji Efisiensi Sel Surya ...........................................
commit to user
vi
23
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Astri Kurniawati, Devi Ayu Antasari, 2013, “Laporan Tugas Akhir
Pembuatan Titania Pasta sebagai Bahan Baku Sel Surya”. Program Studi
Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Titanium Dioksida (TiO2) merupakan salah satu bahan dasar pembuatan
titania pasta dan dapat diaplikasikan pada pembuatan sel surya. TiO2 dalam bentuk
serbuk berwarna putih dapat diperoleh dengan mereaksikan aquadest danTitanium
(IV) Chloride (TiCl4). TiO2 biasa disebut fotokatalis karena kemampuan menyerap
energi yang berasal dari matahari untuk diubah menjadi energi listrik.Selain itu,
TiO2 memiliki stabilitas termal yang cukup tinggi dan tidak toksik sehingga TiO2
sesuai digunakan pada pembuatan titania pasta.
Pembuatan serbuk TiO2 dilakukan dengan cara memanaskan larutan TiCl4
sebanyak 100 mL pada suhu 100 oC dengan kecepatan pengadukan skala 2
menggunakan magnetic stirrer with hotplate selama 1 jam. Selanjutnya larutan
didiamkan sampai terbentuk endapan dan disaring menggunakan kertas saring.
Setelah itu endapan dikeringkan menggunakan oven.
Pembuatan titania pasta dilakukan dengan cara memanaskan larutan
Polyvinyl Alcohol (PVA) dengan konsentrasi 2,3 M sebanyak 5 mL pada suhu 80
o
C dan kecepatan pengadukan skala 2 menggunakan magnetic stirrer with
hotplate selama 30 menit. Selanjutnya 0,5 gram serbuk TiO2 ditambah dengan 0,3
mL aquadest dan 0,1 mL larutan PVA dan diaduk menggunakan mortar sampai
terbentuk titania pasta.
Serbuk TiO2 diuji X-Ray Diffraction (XRD) menggunakan alat Bruker D8
Advance. Hasil uji XRD diolah pada program Match untuk mengetahui fasa
kristal yang terkandung dalam serbuk. Dari hasil program Match diketahui bahwa
serbuk TiO2 memiliki fasa kristal rutile sehingga sesuai untuk digunakan sebagai
semikonduktor pada sel surya. Titania pasta kemudian diaplikasikan pada
pembuatan sel surya. Sel surya tersebut kemudian diuji efisiensi menggunakan
alat Keithley dan intensitas cahaya diatur pada 1000 watt/m2 dengan luas area
aktif 3 cm2 menghasilkan tegangan sebesar 0,4800435133 Volt dan arus sebesar
0,000631575 Ampere. Hasil ini lebih besar dari sel surya menggunakan titania
pasta di pasaran yang menghasilkan tegangan sebesar 0,00045 Volt dan arus
sebesar 0,0001 Ampere. Efisiensi sel surya menggunakan titania pasta hasil
eksperimen sebesar 0,1 %.
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Astri Kurniawati, Devi Ayu Antasari, 2013, “Final Project Report on the
Production of Titania Paste as a Raw Material of Dye Sensitized Solar Cell”.
Chemical Engineering Undergraduate Program of Engineering Faculty.
Surakarta Sebelas Maret University.
Titanium Dioxide (TiO2) is one of basic materials to make paste titanium
and can be applied to solar cell development. TiO2 in the form of white powder
can be obtained by reacting aquadest and Titanium (IV) Chloride (TiCl 4). TiO2 is
usually called photocatalyst because of its ability of absorbing energy coming
from the sun and changing it into electricity energy. In addition, TiO2 has
sufficiently high thermal stability and nontoxic so that it is appropriate to be used
in paste titanium development.
The development of TiO2 powder was carried out by means of heating 100
mL TiCl4 solution at 100oC with 2-scale mixing rate using magnetic stirrer with
hotplate for 1 hour. Subsequently, the solution was left to create deposition and
sieved using sieve paper. Thereafter, the deposition was dried using oven.
The paste titanium development was carried out by heating Polyvinyl
Alcohol (PVA) with 2.3 M concentration of 5 mL at 80oC and 2-scale mixing rate
using magnetic stirrer with hotplate for 30 minutes. Then, 0.5 gram TiO2 powder
was added with 0.3 mL aquadest and 0.1 mL PVA solution and mixed using
mortar to create paste titanium.
TiO2 powder was tested using X-Ray Diffraction (XRD) with Brucker D8
Advance tool. The result of XRD test was processed using Match program to find
out the crystal phase contained in the powder. From the result of Match program,
it could be found that TiO2 powder had rutile-crystal phase just like that used as
semiconductor in solar cell. The paste Titanium was then applied to solar cell
development. The solar cell was tested for its efficiency using Keithley tool and
light intensity was set at 1000 watt/m2 with 3 cm2-wide active area producing
voltage of 0.4800435133 Volt and current of 0.000631575 Ampere. These results
were higher than the solar cell using commercial past titanium produced with
voltage of 0.00045 Volt and current of 0.0001 Ampere. The efficiency of solar
cell using paste titanium resulting from the experiment was 0.1%.
commit to user
viii