pengaruh jarak elektroda terhadap efisiensi · 2017-11-24 · (roronoa zoro) “you can only...

17
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

Upload: others

Post on 15-Aug-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 2: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 3: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

3

Page 4: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

4

Page 5: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 6: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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)

Page 7: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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)

Page 8: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 9: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 10: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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.

Page 11: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 12: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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”.

Page 13: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 14: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 15: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 16: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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

Page 17: PENGARUH JARAK ELEKTRODA TERHADAP EFISIENSI · 2017-11-24 · (Roronoa Zoro) “You can only speculate based on the past but you won‟t really know what will happen until you do

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 (%)