pengaruh jarak elektroda terhadap efisiensi · 2017-11-24 · (roronoa zoro) “you can only...
TRANSCRIPT
1
PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI
DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
Disusun Oleh :
SISTHA RIDHA ALFIDHARISTI
M0213089
SKRIPSI
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
AGUSTUS 2017
2
PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI
DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
Disusun Oleh :
SISTHA RIDHA ALFIDHARISTI
M0213089
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
AGUSTUS 2017
3
4
5
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang
berjudul “PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI DYE
SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan
saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau
ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali
telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan telah
ditulis di bagian ucapan terima kasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi
secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, Agustus 2017
Sistha Ridha Alfidharisti
6
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan”
(Q.S. Al-Insyirah : 5)
“Jangan takut bermimpi. Karena mimpi adalah tempat menanam benih harapan
dan memetakan cita-cita”
(Monkey D. Luffy)
“Jika keajaiban itu tidak berpihak kepada kita, maka kita yang akan membuat
keajaiban itu”
(Roronoa Zoro)
“You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will
happen until you do that”
(Kuroko Tetsuya)
“The words „Don‟t give up‟ don‟t mean you will definitely be able to do it, but if
you give up then there will definitely be nothing”
(Aomine Daiki)
“There is no such thing as useless effort”
(Kagami Taiga)
7
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan untuk :
1. Bapak, Ibu, Adik, dan keluarga besar atas semua dukungan dan
doa yang telah diberikan.
2. Keluarga besar Material Research Group.
3. Teman-teman Entitas Mahasiswa Fisika 2013 (EMF 13)
8
Pengaruh Jarak Elektroda terhadap Efisiensi Dye Sensitized Solar Cell
(DSSC)
SISTHA RIDHA ALFIDHARISTI
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Penelitian ini mengkaji pengaruh jarak elektroda terhadap effisiensi Dye
Sensitized Solar Cell (DSSC). Jarak elektroda pada DSSC akan mempengaruhi
jumlah larutan elektrolit yang diberikan dan kestabilannya. Jarak antara elektroda
kerja dan elektroda lawan divariasi dengan ketebalan 38 µm, 76 µm, 114 µm, dan
152 µm. Karakterisasi sifat listrik menggunakan Keithley I-V meter untuk
mengetahui efisiensi DSSC. Karakterisasi I-V dilakukan selama 21 hari dengan
selang 7 hari untuk mengetahui kestabilan DSSC. Hasil karakterisasi I-V
menunjukkan bahwa pada hari ke-1 jarak elektroda optimum DSSC yaitu pada 76
µm dengan efisiensi 0,0231 %. Selang waktu pengukuran menunjukkan bahwa
DSSC dengan jarak elektroda 38 µm hanya stabil pada hari ke-1 dengan efisiensi
0,0116 %. Jarak 76 µm stabil hingga hari ke-7 dengan efisiensi 0,0347 %. Pada
jarak 114 µm dan 152 µm stabil hingga hari ke-14 dengan efisiensi 0,0117 % dan
0,0092 %.
Kata kunci : DSSC, jarak elektroda, karakterisasi I-V, efisiensi, kestabilan
9
The Influence of Electrode Spacing on The Efficiency of Dye Sensitized Solar
Cell (DSSC)
SISTHA RIDHA ALFIDHARISTI
Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Sebelas Maret University
ABSTRACT
This study reported influence of electrode spacing on the efficiency of dye
sensitized solar cell (DSSC). Electrode spacing in DSSC will affect the amount of
electrolyte solution provided and the stability. The spacing between the working
electrode and the counter electrode was varied by five variations with the
thickness of 38 μm, 76 μm, 114 μm, and 152 μm. The DSSC was characterized
using Keithley I-V Meter to know the efficiency of DSSC. The characterization
was observed for over twenty-one days with changing over seven days to know
the stability of DSSC. On the first day, the characterization showed that the best
DSSC efficiency was at 76 μm spacing with the efficiency of 0.0231 %. The
characterization of DSSC with changing over seven days showed that 38 µm
spacing was stable for one day with efficiency of 0.0116 %. The spacing of 76
µm was stable for seven days with efficiency of 0.0347 %. The spacings of 114
µm and 152 µm were stable for fourteen days with efficiency of 0.0117 % and
0.0092 %.
Keywords : DSSC, electrode spacing, I-V characterization, efficiency, stability
10
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan Rahmat
dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat meneyelesaikan penulisan Skripsi
sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains. Skripsi ini
memuat hasil penelitian yang telah penulis lakukan dengan judul “PENGARUH
JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI DYE SENSITIZED SOLAR
CELL (DSSC)”.
Dalam penyusunan maupun penulisan Skripsi ini tidak terlepas dari peran
serta dari berbagai pihak, maka dari itu penulis mengucapkan terima kasih banyak
kepada :
1. Ayah, ibu, adik-adik, dan keluarga besar yang telah memberikan doa,
motivasi, dan dukungannya.
2. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. selaku pembimbing akademik
yang telah membimbing dan memberikan arahan.
3. Bapak Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si. selaku pembimbing pertama
yang senantiasa memberikan dukungan, bimbingan, dan saran dengan
penuh kesabaran dalam proses pengerjaan Skripsi ini dari awal hingga
selesai.
4. Ibu Dr. Yofentina Iriani, S.Si., M.Si. selaku pembimbing kedua yang
telah memberikan dukungan dan bimbingan dalam pengerjaan Skripsi
ini.
5. Anggit, Maya, Azizah, Sofi, Mbak Dinasti, Mbak Azizah, dan Mas
Salaf selaku tim riset DSSC yang telah memberikan dukungan, doa, dan
saran dalam proses penelitian.
6. Errinda, Nilam, Regina, Nandani, Julian, Andi, Yasin, dan rekan-rekan
Material Research Group lainnya yang telah memberikan dukungan
dan bantuan dalam proses penelitian.
7. Luluk, Naila, dan Nor, serta teman-teman seperjuangan Entitas
Mahasiswa Fisika 2013 (EMF 2013) yang senantiasa memberikan doa,
dukungan dan semangat.
11
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan balasan Rahmat kepada kalian semua.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari
sempurna, namun penulis berharap bahwa Skripsi ini akan memberikan manfaat
bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya di bidang DSSC.
Surakarta, Agustus 2017
Penulis
12
PUBLIKASI
Sebagian Skripsi saya yang berjudul “Pengaruh Jarak Elektroda Terhadap
Efisiensi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)” telah dipresentasikan pada
International Conference Science and Applied Science (ICSAS) 2017. Surakarta
29 Juli 2017 (Oral Presentation) dengan judul “Influence of Electrode Spacing on
The Efficiency of Dye-Sensitized Solar Cell”.
13
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ......................................................................................ii
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................iv
PERNYATAAN .................................................................................................v
MOTTO .............................................................................................................vi
PERSEMBAHAN ..............................................................................................vii
ABSTRAK .........................................................................................................viii
ABSTRACT .......................................................................................................ix
KATA PENGANTAR .......................................................................................x
PUBLIKASI .......................................................................................................xii
DAFTAR ISI ......................................................................................................xiii
DAFTAR TABEL .............................................................................................xv
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xvi
DAFTAR SIMBOL ...........................................................................................xvii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah ....................................................................1
1.2. Batasan Masalah ...............................................................................2
1.3. Rumusan Masalah ............................................................................2
1.4. Tujuan Penelitian ..............................................................................2
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................3
2.1. Sel Surya ........................................................................................3
2.2. Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) .................................................3
2.2.1. Perkembangan DSSC ........................................................3
2.2.2. Struktur DSSC ...................................................................4
2.2.3. Material DSSC...................................................................5
2.2.3.1. Substrat..................................................................5
2.2.3.2. Karakteristik Semikonduktor TiO2 .......................5
2.2.3.3. Dye ........................................................................6
14
2.2.3.4. Larutan Elektrolit ..................................................7
2.2.3.5. Elektroda Lawan ...................................................7
2.2.4. Prinsip Kerja DSSC ...........................................................7
2.3. Metode Pelapisan TiO2 ..................................................................8
2.3.1. Metode Screen Printing .......................................................8
2.4. Karakterisasi DSSC .......................................................................9
2.4.1. Karakterisasi I-V ..................................................................9
BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................11
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian......................................................11
3.2. Alat dan Bahan ............................................................................11
3.2.1. Alat yang Digunakan dalam Penelitian .............................11
3.2.2. Bahan yang Digunakan dalam Penelitian ..........................12
3.3. Prosedur Penelitian ......................................................................12
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................19
4.1. Karakterisasi I-V DSSC dengan Variasi Jarak Elektroda ............19
4.2. Karakterisasi I-V DSSC dengan Selang Waktu Pengukuran .......20
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................26
5.1. Kesimpulan ....................................................................................26
5.2. Saran ..............................................................................................26
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................27
LAMPIRAN .......................................................................................................32
15
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Parameter-parameter DSSC dengan Variasi Jarak Elektroda ......... 20
Tabel 4.2. Parameter-parameter DSSC dengan Jarak Elektroda 38 µm .......... 22
Tabel 4.3. Parameter-parameter DSSC dengan Jarak Elektroda 76 µm .......... 22
Tabel 4.4. Parameter-parameter DSSC dengan Jarak Elektroda 114 µm ........ 23
Tabel 4.5. Parameter-parameter DSSC dengan Jarak Elektroda 152 µm ........ 23
16
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Struktur DSSC ............................................................................. 4
Gambar 2.2. Struktur molekul ruthenium complex N719 ................................ 6
Gambar 2.3. Absorbansi dye ruthenium complex N719 ................................... 7
Gambar 2.5. Prinsip kerja DSSC ..................................................................... 8
Gambar 2.6. Metode Screen Printing .............................................................. 9
Gambar 2.7. Karakteristik kurva I-V DSSC ..................................................... 9
Gambar 3.1. Alur penelitian ............................................................................. 13
Gambar 3.2. Ultrasonic Cleaner ...................................................................... 14
Gambar 3.3 Proses pengadukan TiO2 menggunakan magnetic stirrer ............ 15
Gambar 3.4. Screen Printing ............................................................................ 15
Gambar 3.5. Pola deposisi lapisan TiO2........................................................... 15
Gambar 3.6. Pola deposisi lapisan Platina ....................................................... 16
Gambar 3.7. Pengadukan larutan elektrolit ...................................................... 17
Gambar 3.8. DSSC dengan 4 variasi jarak elektroda ....................................... 17
Gambar 3.9. Karakterisasi I-V dengan Keithley I-V Meter 2602A ................... 18
Gambar 4.1. Kurva I-V DSSC dengan Variasi Jarak Elektroda ...................... 19
Gambar 4.2. Kurva I-V DSSC dengan waktu pengukuran 1, 7, 14,
dan 21 hari
(a) jarak elektroda 38 µm ............................................................ 21
(b) jarak elektroda 76 µm ........................................................... 21
(c) jarak elektroda 114 µm .......................................................... 21
(d) jarak elektroda 152 µm ......................................................... 21
Gambar 4.3. Grafik Selang Waktu Pengukuran dengan Efisiensi DSSC
untuk Berbagai Variasi Jarak Elektroda ..................................... 24
17
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
A Absorbansi -
I0 Intensitas masuk Watt per meter kuadrat
(W/m2)
I Arus Ampere (A)
V Tegangan Volt (V)
Isc Arus short circuit Ampere (A)
Voc Tegangan open circuit Volt (V)
FF Fill Factor -
Vmax Tegangan maksimum Volt (V)
Imax Arus maksimum Ampere (A)
Pmax Daya maksimum Watt (W)
Pin Daya masuk Watt (W)
a Luasan Meter kuadrat (m2)
η Efisiensi Persen (%)