SIDANG TUGAS AKHIR - Analisa Pengaruh Komposisi Graphene-TiO2 Terhadap Unjuk Kerja Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) - ITS Repository

  

SIDANG TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH KOMPOSISI

GRAPHENE -TiO TERHADAP UNJUK

  

_{OLEH: Indera Cahya Pradana (2711100053)}

(DSSC)

  Analisa Tinjauan

  Data Pendahuluan Metodologi

  Pustaka dan _Kesimpula Pembahas _{n dan} an _Saran

• Rumusan • Tinjauan • Alat- alat • Hasil Masalah Pustaka percobaan UV-Vis
• Batasan • Penelitia • Bahan- • Hasil Masalah n bahan

  XRD PENDAHULUAN

  Faktanya....

  “Saat ini, 89,5% pembangkit tenaga

listrik di Indonesia menggunakan energi

fosil.”

  Rumusan Masalah

• Bagaimana pengaruh komposisi material komposit

  Graphene-TiO sebagai material semikonduktor yang ₂ digunakan dalam pembuatan DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) terhadap unjuk kerja DSSC (Dye Sensitized Solar Batasan Masalah _{yang digunakan memiliki struktur kristal anatase.}

• Serbuk TiO
2<
• pH dan konstentrasi larutan dye ekstrak buah terung belanda _{adalah konstan.}

  dan Graphene yang dilapiskan pada kaca FTO menggunakan

• TiO _{teknik spin coating.}
²

  Tujuan Penelitian

• • Menghasilkan prototype DSSC yang dapat mengkonversi

  secara maksimal energi sinar matahari menjadi energi

  listrik dengan variasi komposisi material komposit

  Graphene-TiO sebagai material semikonduktor, dengan ₂

  Grafit Sifat Satuan Grafit _{Massa jenis} Modulus elastisitas _Kekuatan ^{g cm -3 TPa} _GPa ^{2.26 Tabel 1} ₁₃₀ ^{Sifat mekanik grafit (Sengupta dkk, 2011)} Grafit Oksida Grafit oksida memiliki struktur seperti grafit, namun terdapat gugus- gugus fungsi.

Graphene _{heksagonal, menyebabkan} Struktur graphene yang berbentuk _{antara lain mobilitas muatan yang} graphene memiliki sifat yang baik ₂ tinggi (230,000 cm /V·s) dengan

  Sintesis Graphene

Beberapa metode sintesis graphene

yang umum antara lain

micromechanical dan chemical

exfoliation dari grafit, reduksi GO,

  Oksidasi Grafit dan

Reduksi grafit oksida

  Metode Hydrothermal

• • Dalam penelitiannya, Zhou dkk (2009)

  _{menyatakan bahwa dengan metode bersih, dan terkontrol dapat mengubah} hydrothermal dehydration yang mudah, _{graphene yang stabil. graphene}

  oksida menjadi larutan Klasifikasi Sel Surya

  Dye-sensitized Solar Cell elektron pada Prinsip Kerja Dye Sensitized Solar Cell • Eksitasi _{molekul dye} (DSSC)

• Elektron terinjeksi ke pita _{molekul dye teroksidasi konduksi ZnO sehingga}
• Elektron yang telah dialirkan _{kembali ke FTO yang dilapisi melalui rangkaian eksternal} counter elektroda Pd/Au
• Reaksi reduksi membuat dye

Unjuk Kerja Sel Surya _{saat daya maksimum I : Arus pada η : Efisiensi (%)} FF: Fill Factor (%) _{Pmax pada saat daya V : Tegangan} (mW) _Pmax

  Semikonduktor TiO

  

2 Dye

  Elektrolit

• • Berfungsi sebagai penghasil reaksi redoks dalam sistem

  photoelectrochemical. Elektrolit yang digunakan terdiri _{- -} dari pasangan iodine (I ) dan triiodide (I ) sebagai ₃ redoks dalam pelarut. Penelitian Sebelumnya Mengenai Kompositisasi Graphene- TiO

  2

• Tsai, dkk. (2011) Dengan variasi komposisi 0; 0,01; 0,1; 1; 10%wt Graphene, Dye: Methyl Orange. Hasil: Efisiensi tertinggi pada 1% wt Graphene sebesar 6,86%

  

Penelitian Sebelumnya Sintesis

Graphene

  

Penelitian Sebelumnya Mengenai DSSC METODOLOGI

  Diagram Alir Sintesis Grafit Diagram Alir Sintesis Graphene

  Diagram Alir Preparasi

Dye DSSC Diagram Alir Preparasi

Diagram Alir Perangkaian DSSC

  

Diagram Alir

Pengujian

  Spektrum Cahaya UV-Vis

  Panjang Gelombang Absorbansi Spektrum

_{335 4.691 Ultraviolet}

540 3.638 Hijau

  Dye Puncak Kedua (Rentang Cahaya Tampak) _{Wavelength (nm) Absorbance}

Geranium (Geranium 565 3,738 _{sylvaticum) (Allium ascalonicum)} Bawang Merah _{520 0,602 (Melaleuca leucadendron)}

Bunga Kayuputih 395 3,966 Perbandingan Absorbansi

• • Nafi (2013) dye ekstrak daging terung belanda (Solanum

  betaceum) absorbansi 3,720 pada wavelength 495 nm.

• Prasetya (2012) dye dari ekstrak daging terung belanda (Solanum betaceum) absorbansi 4,036 pada wavelength

  XRD Grafit, Grafit Oksida, Graphene _{Grafit Oksida Sampel ) FWHM d-spacing (Å) Grafit 26,4866 0,1004 3,36527 2ϴ ( 13,66 2,2059 7,4168} o Graphene _{25,6505 0,4015 3,47302}

  Analisa XRD

• Nilai d _spacing untuk grafit oksida &gt; d _spacing

  grafit → → ada gugus- gugus fungsi oksigen

• Nilai d _spacing untuk grafit oksida &gt; d _spacing

  graphene → grafit oksida telah tereduksi menjadi graphene,

  Grafi t Graphene Grafit

  Oksida

  Citra Scanning Electron

Microscope (SEM) DSSC

TiO Perbesaran 5000x

  2 untuk: a.0% wt graphene b.5% wt graphene

  

0% graphene 5% graphene

  Sampel ^I _sc ^{(mA) V} _oc ^{(mV) P} _max ^{(mW) FF} η (%) _{0% 0,00148 220,314 4,21 x 10 -4 0,36 0,00042} 5% 0,00344 189,839 32,6 x 10

• ^{-4 0,65 0,00326} _{10% 0,01305 595,198 52,3 x 10 -4 0,69 0,00532}

  

Tren Penambahan Graphene Terhadap

Efisiensi DSSC

  KESIMPULAN

• • Dye-sensitized Solar Cell (DSSC) berhasil difabrikasi menggunakan

  _{graphene dan dye dari ekstrak bunga geranium. DSSC dapat material semikonduktor TiO yang dikompositkan dengan}

₂

_{dengan hasil paling maksimal pada variasi 10 wt% graphene} mengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik _{-4 dan fill factor sebesar 0,69} dengan efisiensi 0,00532%, daya maksimal (P ) 52,3 X 10 W; max<

• • Variasi komposisi 10%wt graphene merupakan komposisi yang _{paling optimal untuk menghasilkan performa DSSC yang}

SARAN
pengujian BET untuk
• Menggunakan

  mengetahui luas permukaan aktif elektroda

₂ - kerja berbahan dasar komposit TiO graphene
• Fang, X., Li, M., Guo, K., Liu, X., Zhu, Y., Sebo, B., Zhao, X., 2014. Graphene-compositing optimization of
the properties of dye-sensitized solar cells. Solar Energy, 101, pp.176-181.<
• Foster, R., Ghassemi, M. &amp; Cota, A., 2010. Solar Energy Renewable Energy and The Environment. _{Florida: CRC Press.}
• Goetzberger, A. &amp; Hoffman, V. U., 2005. Photovoltaic Solar Energy Generation. New York: Springer.
• Gong, S., Liu, B., 2012. Electronic structures and optical properties of TiO
^{2 : Improved density-} functional-theory investigation. Chin. Phys. B, 21 (5), pp.1-7.<
• Gratzel, M., 1998. Demonstrating Electron Transfer and Nanotechnology: A Natural Dye Sensitized _{Nanocrystalline Energy Converter. Journal of Chemical Education. 75 (6), pp.752-756.}
• Handini, W., 2008. Performa Sel Surya Tersensitasi Zat Pewarna (DSSC) Berbasis ZnO dengan Variasi _{Tingkat Pengisian dan Besar Kristalit TiO}
_{2 . Skripsi S1. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Universitas Indonesia.}
• Nadeak, S., Susanti, D., 2012. Variasi Temperatur dan Waktu Tahan Kalsinasi Terhadap Unjuk Kerja
_{Merah. Tugas Akhir S1, Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Semikonduktor TiO Sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan Dye dari Ekstrak Buah Naga 2}

  Surabaya.

• Nafi, M., Susanti, D., 2013. Aplikasi Semikonduktor ZnO dengan Variasi Temperatur dan Waktu Tahan _{(Solanum betaceum). Tugas Akhir S1, Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Institut Teknologi Kalsinasi Sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan Dye dari Ekstrak Buah Terung Belanda} Sepuluh Nopember, Surabaya.
• Omar, A. &amp; Huda A., 2013. Electron Transport Analysis in Zinc Oxide-Based Dye-Sensitized Solar Cells: _{A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 31, pp.149-157.}
• Phani G., Tulloch, G., Vittorio, D. &amp; Skyrabin, I., 2001. Titania Solar Cell: New Photovoltaic Technology. _{Renewable Energy. 22, pp.303-309.}

• • Shu, W., Liu, Y., Peng, Z., Chen, K., Zhang, C., Chen, W., 2013. Synthesis and photovoltaic

_{solvothermal method. Journals of Alloys and Compounds, 563, pp.229-233.} performance of reduced graphene oxide- TiO2 nanoparticles composites by<>Tsai, T., Chiou, S., Chen, S., 2011. Enhancement of Dye-Sensitized Solar Cells by using _{Journal of Electrochemical Science, 6, pp. 3333 - 3343. Graphene- TiO2 Composites as Photoelectrochemical Working Electrode. International}

• Tuominen, A., 2013. Defensive strategies in Geranium sylvaticum, Part 2: Roles of water-