dimana A disinari.

3.3.8 PenDan Kesta Pendilakukan ddengan alatdengan PC agar tidak mdalam lingkSetelah itu selama 60 dimatikan k

HASIL

4.1 Hasil D TiOsubstrat ITOsiap dianeajumlah 2 kemudian ddianalisis str 4.2 Analisi

Hapada Gambdilihat bahwdimiliki oleh2θ pada 25.

Inte

nsita

s (c

ps)

Pin = Inten

adalah luas

gukuran Rabilan Tegangukuran engan menght data studiosecara parale

mendapatkan kungan gelap

disinari dendetik kemud

kembali.

BAB 4

L DAN PEM

Deposisi TiOO2 berhasil dO dengan ukling pada suh

sampel. Hdikarakterisasiruktur kristaln

is XRD Lapsil analisis

bar 8. Dari hwa puncak yh fase anatas.0720, 36.7510

0

100

200

300

400

500

600

10

nsitas x A

s sel surya

Respon Dinaangan respon din

hubungkan selo yang terhuel. Sel dikondcahaya atau b

p selama 30 ngan cahya dian cahaya

4

MBAHASA

O2

dideposisikan kuran 1x1 cmhu 200 0C d

Hasil deposisi dengan XRDnya.

pisan TiO2 XRD ditamp

hasil tersebut ang paling be, yakni pada0, 37.5860, 38

Gambar 8

3

(11)

yang

amik

namik l surya ubung

disikan berada detik. lampu lampu

AN

pada m2 dan dengan si ini D dan

pilkan dapat

banyak a sudut 8.3080,

. Hasil Karakt

302 theta

47.798, 54.74,8590 yaorientasi pa(200), (211sesuai dataLampiran 2dilihat dartersebut di 36.7510, bersesuaian(101), (111JCPDS No.

TiOkristal tetradan α = parameter kmetode Cperhitungan5. Berdasarsampel TiO3.701085 Ǻ

Ukkasar dari bJika bentmenandakanPuncak yanrelatif lebapartikel TiOUkuran krimenggunak37.344 nm.

4.3 Hasil P Hamenggunakselama 18 berubah wamenunjukkasampel TiO

terisasi XRD T

50

8290, 62.0640

ang bersesuaiada (101), (

1), (213),(116a JCPDS N2. Sedangkanri sudut 2θ atas, diantar

41.0320 dann dengan orie1) dan (211) 21-1272 pada

O2 anatase agonal denganβ = 90o. U

kisi dari sampCohen pada nnya dapat dilrkan hasil peO2 memiliki pǺ dan c = 9.238

kuran kristal bbentuk puncaktuk puncak n ukuran kring teramati

ar sehingga uO2 pada bubustal didapatka

kan persamaan

Perendamanasil perendamkan larutan d

jam menjadarna menjadi wan bahwa dye

O2.

TiO2

70

0, 68,6880, 70,ian dengan b103), (004),

6), (220) dan No. 21-1276 n, fase rutile selain nilaanya pada 27n 54.8290 entasi kristal sesuai dengaa Lampiran 3.

memiliki n sumbu a = Untuk menenpel TiO2 digu

Persamaanlihat pada Lamrhitungan dikparameter kis8342 Ǻ.

bisa diamati k pada kurva

semakin istal semakin

dari sampelukuran kristauk ini relatif an dari perhitn (5) adalah s

n Dalam Dyman sampel dye rutheniumdikan sampelwarna ungu. He telah terserap

,10 dan bidang (112), (107) pada

e bisa ai-nilai 7.2040,

yang (110),

an data .

sistem b ≠ c

ntukan unakan n (4), mpiran ketahui si a =

secara XRD. lebar, kecil.

TiO2 al dari f kecil. tungan sebesar

ye TiO2

m 535 l TiO2 Hal ini p pada

9

4.4 Karakteristik Absorbansi

Spektrum serapan sampel TiO2, dye ruthenium dan TiO2 tersensitisasi dye ditunjukkan pada Gambar 9, dari hasil karakterisasi spektrum serapan menunjukkan bahwa panjang gelombang serapan maksimum (λmax) untuk sampel TiO2 tersensitisasi dye adalah 480 nm dengan nilai absorbansi 1.8 dan daerah spektrum serapannya sekitar 300 - 580 nm. Spektrum serapan untuk TiO2 yaitu pada rentang 360 – 450 nm, sedangkan spektrum serapan maksimum dye ruthenium adalah sekitar 530 dengan nilai absorbansi 1.779. Hal ini menunjukkan bahwa dye ruthenium yang diukur memiliki serapan maksimum pada kisaran panjang gelombang cahaya hijau (500 - 575nm). Spektrum serapan sampel menunjukkan bahwa sampel memiliki daerah spektrum serapan yang kurang luas, karena hanya mencakupi daerah spektrum UV hingga cahaya hijau. Nilai efisiensi konversi sel surya lebih bergantung pada panjang gelombang cahaya yang diabsorbsi, dibandingkan dengan intensitas cahaya yang diterima. Kurva TiO2 setelah direndam dye menunjukkan pergeseran spektrum absorbansi, ini menunjukkan dye mempengaruhi penyerapan cahaya pada TiO2.

Gambar 9. Spektrum serapan TiO2/dye

4.5 Hasil Deposisi Elektrolit

Elektrolit polimer yang dibuat menggunakan bahan PEG, asam asetat, kitosan, dan elektrolit KI menghasilkan gel yang transparan. Deposisi elektrolit pada sampel TiO2/dye menghasilkan sampel yang dapat merekatkan substrat ITO dan juga berperan sebagai elektroda counter.

4.6 Karakteristik Arus Tegangan Sel Surya

Karakterisasi arus-tegangan (I-V) dilakukan pada sampel prototipe sel surya. Sel surya dirangkai paralel dengan sebuah voltmeter dan dirangkai seri dengan sebuah amperemeter dan sebuah reostat atau potensiometer. Sel surya ditempatkan pada daerah yang terkena cahaya matahari. Resistansi mula-mula yaitu pada 4 x 106 Ω, kemudian diturunkan resistansinya hingga minimum sebesar 0 Ω. Pada saat resistansi reostat maksimum, tidak ada arus yang melewati amperemeter, seluruh arus melewati voltmeter, arus yang melalui voltmeter ini menghasilkan tegangan rangkaian terbuka (Voc). Pada saat nilai resistansi minimum, tidak ada arus yang melewati voltmeter, seluruh arus melewati ampermeter, arus yang melalui amperemeter ini merupakan arus rangkaian pendek (Isc). Luas penampang sel surya TiO2 tersensitisasi dye yang disinari adalah 1 cm2. Sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya matahari yang dilakukan antara pukul 11.00-12.00 WIB dengan intensitas 145 mW/cm2. Pengukuran ini dilakukan sebanyak dua kali pengulangan agar data yang didapat lebih baik. Data hasil pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 7. Untuk menentukan besar nilai arus yang dihasilkan, dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan (6). Data dari kedua pengulangan kemudian dihitung nilai rata - ratanya. Kurva I-V yang diperoleh dari hasil pengukuran ditunjukkan pada Gambar 10. Dari kurva I-V tersebut didapat parameter-parameter sel surya yang ditunjukkan pada Tabel 2.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

300 500 700

TiO2

Dye Ruthenium 535Dye + TiO2

Absorbansi

λ (nm)

10

Gambar 10. Kurva I/V sel surya

Tabel 2. Parameter- parameter sel surya

Karakterisasi I - V Sel Surya

Vmax (mV) 131.1000

Imax (mA) 0.000131

Pmax (mW) 0.017187

Isc (mA) 0.000325

Voc (mV) 207.0000

Fill Factor 0.02500

Karakterisasi arus tegangan yang dilakukan pada prototipe sel surya yang menggunakan sumber cahaya matahari ternyata sesuai dengan karakterisasi sel surya pada umumnya, hanya saja tidak menunjukkan pola dioda yang ideal, karena kurva yang terbentuk terlalu landai dengan nilai ff (fill factor) yang rendah. Bila tegangan yang terbaca pada volt meter semakin besar maka arusnya akan semakin kecil, hal ini mirip dengan kurva dioda. Tegangan tertinggi dicapai pada saat tegangan sirkuit terbuka (Voc) adalah 207 mV, sedangkan nilai arus tertinggi yaitu pada saat arus sirkuit singkat (Isc) adalah 0.000131 mA. Tinggi rendahnya kualitas sel surya di tentukan oleh nilai ff dengan nilai maksimum dari ff =1 (100%). Nilai ff dari sel surya ini sebesar 0.32. Nilai yang dihasilkan masih kecil dibanding dengan parameter komersil yang berkisar dari 0.4-0.7.

Daya maksimum yang dihasilkan oleh prototipe sel surya ini sebesar 0.019 mW. Kurva hasil karakterisasi arus-tegangan masih jauh dari kurva sel surya ideal. Kurva sampel terlihat sangat landai menunjukkan kecilnya nilai fill factor. Nilai fill factor yang kecil mengurangi nilai efisiensi sel surya, selain juga karena Isc yang sangat kecil. Hal ini disebabkan resistansi dari sel surya masih cukup besar.

4.7 Hasil Perhitungan Efisiensi Konversi

Efisiensi konversi merupakan aspek yang menjadi perhatian utama dalam sel surya, yaitu kemampuan sebuah piranti sel surya untuk mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik dalam bentuk arus dan tegangan listrik, efisiensi konversi (η) dari sel surya ini dari hasil perhitungan pada Lampiran 8 adalah 0.012 %.

4.8 Respon Dinamik Dan Kestabilan Tegangan

Pengukuran respon dinamik dan kestabilan tegangan sel surya ketika disinari oleh cahaya dilakukan tiga kali pengulangan, namun dalam perhitungan untuk mencari konstanta waktu digunakan data pada pengulangan pertama. Respon dinamik dan kestabilan tegangan ditunjukkan oleh Gambar 11. Penurunan tegangan pada kondisi penyinaran menunjukkan bahwa sampel memiliki tingkat kestabilan yang kurang baik. Penurunan tegangan tersebut cukup drastis, yakni dari tegangan 492 mV menjadi 285 mV atau sebanyak 207 mV dalam waktu 56 detik. Penurunan tegangan disebabkan oleh tidak sempurnanya proses rekombinasi prematur muatan yang dilakukan oleh masing-masing komponen sel surya.

Kenaikan tegangan saat awal penyinaran serta penurunan tegangan yang cepat saat penyinaran dihentikan menunjukkan bahwa sel surya memiliki respon dinamik yang cepat. Perhitungan pada Lampiran 9 didapat Konstanta waktu sebesar 2.3 detik. Sel dengan konstanta waktu yang kecil akan memiliki kecepatan kenaikan tegangan yang tinggi ketika sel

Arus

Tegangan

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

0.0003

0.00035

0 100 200 300

Gambar 11. Kurva tegangan terhadap waktu.

disinari dan penurunan tegangan yang tinggi ketika penyinaran dihentikan. Data yang digunakan pada perhitungan diambil pada saat detik ke 90 yakni saat cahaya lampu dipadamkan.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Pada penelitian ini dibuat sebuah

sel surya dengan ukuran 1x1 cm2. Karakterisasi XRD TiO2 menunjukkan bahwa pada sampel TiO2 yang dibuat membentuk kristal anatase dan rutile, namun yang paling dominan terbentuk adalah kristal anatase. Parameter kisi yang ditunjukkan a = 3.701 Ǻ dan c = 9.238 Ǻ dan ukuran kristalnya adalah 37.344 nm.

Daerah serapan optik untuk TiO2 yaitu pada derah 360 – 450 nm, dye ruthenium 535 adalah 530 dengan nilai absorbansi 1.779. Sedangkan daerah serapan optik untuk sampel TiO2 tersensitisasi dye adalah 300 - 580 nm dengan serapan maksimuma 440 nm dan nilai absorbansi 1.8. Ini menujukkan bahwa dye memberikan pengaruh pada daerah penyerapan TiO2 yang ditunjukkan oleh pergeseran dan penambahan luas area penyerapan.

Penggunaan kitosan pada pembuatan prototipe sel surya tersensitisasi dye dapat berfungsi sebagai matriks bagi

elektrolit polimer. Sedangkan penggunaan polietilen glikol berfungsi sebagai perekat. Elektrolit polimer bersifat konduktif ionik sehingga dapat menjadi media hole transfer.

Berdasarkan kurva arus-tegangan, sampel ini memiliki nilai Voc sebesar 207 mV, nilai Isc sebesar 0.000131 mA. Daya maksimum yang dihasilkan oleh prototipe sel surya ini sebesar 0.017 mW. efisiensi konversi (η) dari sel surya ini adalah 0.012%, dengan fill factor 0.25. Berdasarkan kurva tegangan-waktu sampel memiliki tingkat kestabilan yang kurang baik, namun sampel memiliki respon dinamik yang cepat yakni nilai konstanta waktunya 2.3.

Sel surya yang dihasilkan ini memiliki kualitas yang kurang baik, kerena memiliki efisiensi konversi yang masih rendah. Efisiensi konversi sel surya tersensitisasi dye untuk saat ini telah mencapai 10 - 11%.17

5.2 Saran Pada penelitian selanjutnya perlu diperhatikan teknik pendeposisian dan ketebalan lapisan TiO2 sehingga lapisan TiO2 cukup transparan. Dibuat kontak yang lebih baik lagi untuk mendapatkan data pengamatan I-V yang baik. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai desain sel surya tersensitisasi dye yang lebih optimal untuk menjaga tingkat kestabilan tegangan terhadap waktu.

DAFTAR PUSTAKA

1. Herzog, A. V., Lipman, T. E. Kammen, D. M. (2002). Renewable Energy Sources. United Kingdom, EOLSS.

2. Archer, M. D., Nozik, A. J. (2008). Nanostructured And Photoelectro-Chemical Systems For Solar Photon Convertion. London, Imperial College Press.

3. Schmidt, Mende, L. & Gratzel, M. (2006). Thin Solid Films. 500: 296.

4. Lestari, Verawati. (2009). Struktur dan Karakterisasi Optik Lapisan Semikonduktor Cu2O (Cuprous Oxide)

-0.10

0.10.20.30.40.50.6

0 30 60 90 120 150t ( detik )

V(Volt)

terang

gelap