PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAMpkm.uns.ac.id/repositori/Front/download/pkm-pe/2016/M0312038...PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM ... 1.1 Latar

i

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM

SSC (Smart Solar Cells) : Efisiensi Tinggi pada Solid-state Dye-sensitized Solar

Cells (SSDSSC) Berbasis Polimer poly(3-hexylthiophene)(P3HT) sebagai Hole

Transport Materials (HTMs) dan Dye

BIDANG KEGIATAN :

PKM PENELITIAN

Diusulkan oleh :

Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri M0312038 (Angkatan 2012)

Fitri Nur Aini M0313024 (Angkatan 2013)

Yesi Ihdina Fityatal Hasanah M0312081 (Angkatan 2012)

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

i

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM



Transport Materials (HTMs) dan Dye

BIDANG KEGIATAN :

PKM PENELITIAN

Diusulkan oleh :

Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri M0312038 (Angkatan 2012)

Fitri Nur Aini M0313024 (Angkatan 2013)

Yesi Ihdina Fityatal Hasanah M0312081 (Angkatan 2012)

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

ii

ii

PENGESAHAN PROPOSAL PKM-PENELITIAN

1.

Judul Kegiatan : SSC (Smart Solar Cells) : Efisiensi

Tinggi pada Solid-state Dye-sensitized

Solar Cells (SSDSSC) Berbasis Polimer

poly(3-hexylthiophene)(P3HT) sebagai

Hole Transport Materials (HTMs) dan

Dye

2. Bidang Kegiatan : PKM-P

3. Ketua Pelaksana Kegiatan

a. Nama Lengkap : Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri

b. NIM : M0312038

c. Jurusan : Kimia

d. Universitas : Universitas Sebelas Maret (UNS)

e. Alamat Rumah dan

Telp/HP

: Windan Baru 03/VII, Gumpang,

Kartasura/ 085736784229

f. Alamat Email : [email protected]

4. Anggota Pelaksanaan Kegiatan : 3 orang

5. Dosen Pendamping

a. Nama Lengkap dan Gelar : Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si

b. NIDN : 0011127105

c. Alamat Rumah dan

No.Telp/HP

: Jebugan RT 06 No.169 Bantul DIY/

081568455281

6. Biaya Kegiatan Total

a. Dikti : Rp 12.500.000

b. Sumber Lain : -

7. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 bulan

Surakarta, 29 September 2015

Menyetujui

Kepala Prodi Kimia MIPA UNS

Dr. Triana Kusumaningsih, S.Si, M.Si NIP. 1973012 4199903 2001

Ketua Pelaksana Kegiatan

Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri

NIM. M0312038

Wakil Rektor III UNS

Prof. Dr. Ir. Darsono, M.Si

NIP. 1961093 0198601 1001

Dosen Pendamping

Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si

NIDN. 0011127105

mailto:[email protected]

iii

iii

DAFTAR ISI

Halaman Judul .......................................................................................................... i

Halaman Pengesahan .............................................................................................. ii

Daftar Isi.................................................................................................................. ii

Daftar Gambar ........................................................................................................ iv

Daftar Tabel ............................................................................................................ v

Ringkasan ............................................................................................................... vi

BAB 1 Pendahuluan ................................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................................... 1

1.2 Tujuan Khusus .............................................................................................. 2

1.3 Urgensi ......................................................................................................... 2

1.4 Luaran yang Diharapkan ............................................................................. 2

1.5 Target dan Kontribusi Penelitian ................................................................... 3

1.6 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3

BAB 2 Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 3

BAB 3 Metode Penelitian ....................................................................................... 5

BAB 4 Biaya dan Jadwal Kegiatan ......................................................................... 8

4.1 Anggaran Biaya ............................................................................................ 8

4.2 Jadwal Kegiatan ........................................................................................... 8

Daftar Pustaka ......................................................................................................... 9

Lampiran ............................................................................................................... 11

iv

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. Skema tahapan penelitian .................................................................. 6

v

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Tahapan Penelitian .................................................................................... 7

Tabel 2. Anggaran biaya ......................................................................................... 8

Tabel 3. Jadwal kegiatan ......................................................................................... 9

vi

vi

RINGKASAN

Tuntutan kebutuhan energi dunia diprediksikan terus meningkat hingga

70% antara tahun 2000-2030 seiring dengan kemajuan teknologi dan populasi

manusia. Bahan bakar fosil tercatat menyumbang konsumsi energi terbesar

sebesar 80% dari total konsumsi energi dunia (Li et al., 2006). Padahal bahan

bakar fosil merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui sehingga

mendorong untuk diwujudkannya suatu teknologi baru mengenai sumber energi

terbaharukan dan ramah lingkungan. Kondisi ini paradoks sekali di tengah krisis

energi terdapat sumber daya energi yang belum teroptimalkan pemanfaatannya

yaitu energi surya (Plass, 2004). Dari keuntungan tersebut maka telah

dikembangkan media konverter untuk mengubah energi surya menjadi listrik (sel

surya) (Grätzel, 2003).

Pertama kali muncul yaitu sel surya berbasis silikon yang memiliki laju

konversi yang tinggi, tetapi fabrikasi mahal (Gong et al., 2012). Sehingga

berkembang Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) yang dikembangkan oleh

O’Regan dan Grätzel (1991) karena murah, preparasi sederhana, dan efisiensi

konversi energi mencapai 10% di bawah penyinaran 1000 W/m2. Elektrolit yang

banyak dimanfaatkan dalam DSSC terdiri dari pasangan redoks I2/I3- dan pelarut

organik volatil sebagai hole transport materials (HTMs). Namun dalam

penggunaannya masih terbatas karena terjadi evaporasi pada elektrolit sehingga

dapat menurunkan performa dari DSSC (Li, et al., 2006)).

Untuk mengatasi hal tersebut maka para peneliti mengembangkan

solid-state dye sensitized solar cells (SSDSSC) berbasis solid hole transport

materials (HTMs). HTMs yang paling menjanjikan sekarang ini adalah

polimer poly(3-hexylthiphene) (P3HT) karena secara intensif bekerja

sebagai HTMs dan dye secara bersamaan dan dihasilkan efisiensi mencapai

5% (Ma, et al., 2005). Komponen lain yang berperanan penting dalam

menghasilkan efisiensi adalah semikonduktor TiO2. Untuk meningkatkan efisiensi

SSDSSC dapat dilakukan rekayasa struktur dimensi seperti nanorods (NR) (Bae

dan Ondo, 2009) untuk meningkatkan luas permukaan material sehingga dye yang

terserap pada permukaan TiO2 lebih banyak. Selain itu dapat dengan

mengoptimalkan penggunaan ZnO sebagai material anti-reflekting (Mizuta, 2006;

Cheng, et al., 2008).

Metode yang dilakukan adalah eksperimen laboratorium meliputi

karakterisasi material TiO2 NR-ZnO menggunakan Scanning Electron

Microscope (SEM) untuk mengetahui morfologi permukaan dan Transmission

Electron Microscope (TEM) untuk mengetahui telah terbentuk struktur nanorods,

Surface Area Analyzer (SAA) untuk mengetahui luas permukaan dari TiO2, X-Ray

Diffraction (XRD) untuk mengetahui struktur dan ukuran kristal. Sedangkan

penambahan P3HT dilakukan karakterisasi dengan spektroskopi Infrared (IR)

untuk mengetahui gugus fungsi yang terikat pada permukaan TiO2 NR-ZnO. Pada

aplikasi DSSC menggunakan Keithley 2602 A System Source. Pada pengujian ini

diperoleh hasil pengukuran arus dan tegangan sehingga dapat ditentukan efisiensi

konversi energy sel surya. Adapun target luaran dari penelitian ini adalah dengan

adanya rekayasa struktur NR pada TiO2 dengan lapisan anti-reflekting ZnO dan

penggunaan P3HT sebagai solid HTMs dan dye mampu meningkatkan efisiensi

SSDSSC dibandingkan dengan DSSC konvensional dan divais lebih stabil.

1

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Tuntutan kebutuhan energi dunia diprediksikan terus meningkat hingga

70% antara tahun 2000-2030 seiring dengan kemajuan teknologi dan populasi

manusia. Bahan bakar fosil tercatat menyumbang konsumsi energi terbesar

sebesar 80% dari total konsumsi energi dunia (Li et al., 2006). Padahal bahan

bakar fosil merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Dikarenakan

terbatasnya sumber energi dan tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan

global serta polusi lingkungan mendorong untuk diwujudkannya suatu teknologi

baru mengenai sumber energi terbaharukan dan ramah lingkungan. Kondisi ini

paradoks sekali di tengah krisis energi terdapat sumber daya energi yang belum

teroptimalkan pemanfaatannya yaitu energi surya (Plass, 2004). Dari keuntungan

tersebut maka telah dikembangkan media konverter untuk mengubah energi surya

menjadi listrik (sel surya) (Grätzel, 2003).

Berdasarkan bahan pembuatannya, sel surya terbagi dalam dua macam.

Pertama yaitu sel surya berbasis silikon. Sel surya ini memiliki laju konversi yang

tinggi, tetapi proses fabrikasi yang kompleks sehingga menjadikan biaya produksi

menjadi mahal (Gong et al., 2012). Hal ini menyebabkan penggunaannya sangat

minim dan belum bisa diandalkan sebagai media konverter (Chen et al., 2008).

Sehingga muncul sel surya generasi terbaru yaitu Dye Sensitized Solar Cells

(DSSC). DSSC merupakan sel surya generasi ketiga yang dikembangkan oleh

O’Regan dan Grätzel sejak tahun 1991 dengan prinsip mengkonversi foton dari

energi surya menjadi energi listrik berdasarkan beberapa komponen seperti

sensitivitas lebar celah pita semikonduktor, zat pewarna (dye), dan elektrolit

(Grätzel, 2003).

DSSC mendapat perhatian yang sangat besar oleh para ilmuwan karena

harga murah, preparasi sederhana, dan mampu memiliki efisiensi konversi energi

mencapai 10% di bawah penyinaran 1000 W/m2 (B. O’Regan dan Grätzel, 1991;

Hao et al., 2004; Nazeerudin et al., 2005). Elektrolit yang banyak dimanfaatkan

dalam DSSC terdiri dari pasangan redoks I2/I3- dan pelarut organik volatil sebagai

hole transport materials (HTMs) (Yang et al., 2007). Namun dalam

penggunaannya masih terbatas karena adanya masalah stabilitas seperti terjadinya

evaporasi pada elektrolit, degradasi pada elektrolit maupun dye ketika sel belum

tersegel secara sempurna, dan yang paling umum adalah terjadi perembesan air

maupun molekul oksigen dan ketika bereaksi dengan elektrolit dapat menurunkan

performa dari DSSC (Li, et al., 2006)).

Untuk mengatasi hal tersebut maka para peneliti mengembangkan

solid-state dye sensitized solar cells (SSDSSC) berbasis solid hole transport

materials (HTMs) (Sirimanne & Tributsch, 2004). HTMs yang paling

2

2

menjanjikan sekarang ini adalah poly(3-hexylthiphene) (P3HT) karena

memiliki konduktivitas listrik tinggi, mobilitas pembawa muatan tinggi,

mudah larut dalam pelarut organik biasa, dan mudah dibuat bentuk film tipis

dengan teknik sederhana (Hugger et al., 2004). P3HT juga memiliki celah

pita kecil sehingga dapat sebagai alternatif dye pada divais ini. P3HT secara

intensif bekerja sebagai HTMs dan dye secara bersamaan pada bulk

heterojunction photovoltaics dan dihasilkan efisiensi mencapai 5% (Ma, et

al., 2005).

Komponen pada SSDSSC yang juga memegang peranan penting dalam

menghasilkan efisiensi adalah semikonduktor TiO2. Dalam upaya untuk

meningkatkan efisiensi SSDSSC maka dapat dilakukan rekayasa struktur dimensi

seperti nanorods (NR) (Bae dan Ondo, 2009) untuk meningkatkan luas

permukaan material sehingga dye yang terserap pada permukaan TiO2 lebih

banyak. Selain itu dapat dengan mengoptimalkan penggunaan ZnO sebagai

material anti-reflekting (Mizuta, 2006; Cheng, et al., 2008). Berdasarkan uraian di

atas, penelitian ini akan menitikberatkan pada rekayasa struktur NR pada TiO2

dengan lapisan anti-reflekting ZnO dan penggunaan P3HT sebagai solid HTMs

dan dye. Diharapkan dengan susunan tersebut mampu meningkatkan efisiensi

SSDSSC dibandingkan dengan DSSC konvensional dan divais lebih stabil.

1.2 Tujuan Khusus

Berdasarkan latar belakang di atas maka tujuan khusus dari penelitian ini adalah :

1. Mengkaji sintesis ZnO nanopartikel dan pengaruh konsentrsi basa NaOH

pada sintesis TiO2 NR.

2. Menentukan efisiensi yang dihasilkan pada TiO2 NR dengan lapisan anti-

reflekting ZnO dan penggunaan P3HT sebagai solid HTMs dan dye pada

SSDSSC dibandingkan dengan DSSC konvensional.

1.3 Urgensi

Urgensi dari penelitian ini adalah pengembangan metode baru pada rekayasa

struktur NR pada TiO2 dengan lapisan anti-reflekting ZnO dan penggunaan P3HT

sebagai solid HTMs dan dye. Rekayasa struktur NR pada TiO2 dan anti-reflekting

ZnO untuk meningkatkan luas permukaan material sehingga dye yang terserap

pada permukaan TiO2 lebih banyak. Selain itu dengan sistem solid state

diharapkan divais ini lebih stabil dibandingkan dengan DSSC konvensional.

1.4 Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Diharapkan dengan adanya rekayasa struktur NR pada TiO2 dengan lapisan

anti-reflekting ZnO dan penggunaan P3HT sebagai solid HTMs dan dye

mampu meningkatkan efisiensi SSDSSC dibandingkan dengan DSSC

konvensional dan divais lebih stabil.

3

3

2. Publikasi artikel ilmiah yang akan diterbitkan dalam jurnal terakreditasi

nasional atau internasional.

1.5 Target dan Kontribusi Penelitian

Adapun target dan kontribusi penelitian ini terhadap ilmu pengetahuan adalah

sebagai berikut :

1. Terciptanya metode baru pada rekayasa struktur NR pada TiO2 dengan

lapisan anti-reflekting ZnO dan penggunaan P3HT sebagai solid HTMs dan

dye.

2. Diperoleh efisiensi optimum pada SSDSSC dan divais lebih stabil.

3. Memberikan kontribusi pengetahuan dalam dunia sains khususnya di bidang

energi terbarukan.

4. Menjadi referensi dalam penelitian lanjutan mengenai optimalisasi kinerja

lapisan aktif pada DSSC.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat dari program penelitian ini antara lain :

a. Secara teori

Memberikan solusi kepada Kementerian Energi dan Sumber Daya Alam

tentang pemanfaatan energi matahari sebagai energi baru terbarukan.

b. Secara praktik

Memberikan alternatif metode peningkatan efisiensi performa DSSC

dengan menggunakan lapisan aktif ZnO NR/TiO2 NR-P3HT.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sel Fotovoltaik

Sistem fotovoltaik yang telah diteliti dan paling terkenal adalah sistem

fotovoltaik generasi ketiga yang dikembangkan oleh Michael Grätzel pada 1991

di mana sistem ini dinamakan sel surya pewarna tersensitisasi atau DSSC.

Perkembangan sistem konversi energi surya menjadi energi listrik berlangsung

melalui sistem yang disebut sebagai sel fotovoltaik. Sel surya merupakan suatu

mekanisme yang bekerja berdasarkan efek fotovoltaik di mana foton dari radiasi

diserap kemudian dikonversi menjadi energi listrik. Efek voltaik sendiri adalah

suatu peristiwa terciptanya muatan listrik di dalam bahan sebagai akibat

penyerapan (absorbsi) cahaya dari bahan tersebut (Maya, 2012).

2.2 Sel Surya Berbasis Solid-state Dye Sensitized (DSSC)

SSDSSC berbasis CuI pertama kali didemonstrasikan oleh Tennokane et al.,

(1995). Densitas arus mencapai 1,5-2,0 mA/cm2 dengan penyinaran 800 W/m2

yang mana menjadi rekor efisiensi tertinggi pada SSDSSC. Selanjutnya dengan

menggantikan sianidin dengan kompleks Ru-bipiridil dihasilkan efisiensi

4

4

mencapai 2,4% pada SSDSSC. Pada dasarnya prinsip kerja SSDSSC hampir sama

dengan DSSC. SSDSSC merupakan sel surya fotoelektrokimia yang

menggunakan elektrolit sebagai medium transport muatan, yang membedakan

elektrolit yang digunakan berupa padatan (solid state). Struktur sel surya

tersentisisasi dye berbentuk struktur sandwich, di mana dua elektroda yaitu

elektroda TiO2 tersentisisasi dan elektroda lawan terkatalisasi mengapit elektrolit.

Dye bertindak sebagai donor elektron dan berperan sebagai pompa

fotoelektrokimia, di mana elektron dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi

ketika menyerap cahaya. Sedangkan lapisan TiO2 bertindak sebagai akseptor atau

kolektor elektron yang ditransfer dari dye teroksidasi. Elektrolit redoks, biasanya

berupa pasangan iodida dan triodida (I-/I3-) bertindak sebagai mediator redoks

sehingga dapat menghasilkan proses siklus di dalam sel (Irmansyah, 2008).

2.3 TiO2

Titanium dioksida (TiO2) merupakan semikunduktor yang saat ini tengah

dikembangkan pada sel surya. Semikonduktor TiO2 memiliki band gap yang lebar

dengan selisih band gap adalah 3,2 eV. TiO2 juga merupakan bahan yang inert,

tidak berbahaya, dan murah serta mempunyai karakteristik optik yang baik

(Susanti, 2013). Selain itu TiO2 memiliki sifat semikonduktor dan photosensibility

yang baik pula (Vasquez, 2008).

2.4 ZnO

ZnO nanorod sebagai working electrode dapat meningkatkan kemampuan

transportasi muatan dan meningkatkan absorbsi pewarna sehingga meningkatkan

penyerapan optik dan memberikan efisiensi konversi yang lebih tinggi untuk

DSSC (Lee et al, 2007). Peneliti lainya telah mensistesis ZnO nanorod untuk

aplikasi DSSC dan menghasilakn efisiensi yang bervariasi yaitu 0,83; 0,7; 0,59 %

(Huang et al, 2011., Al-Hajry et al, 2009., Sule et al, 2010).

2.5 Poly-(3-heksiltiofan) atau P3HT

Polimer poly (3-hexylthiophene) merupakan turunan dari polythiophene.

Struktur polimer Poly (3-hexylthiophene) (P3HT) memiliki berat molekul 65,5

gram/mol merupakan semikonduktor organik tipe-p yang memiliki mobilitas hole

yang tinggi jika digunakan sebagai material semikonduktor yakni sebesar 3.8-3.9

x 10-4 cm2 /Vs (Yani, 2011). Penggunaan material ini juga sangat sederhana,

mudah dilarutkan dan konduktif. Oleh karena itu, P3HT dapat digunakan pada

banyak aplikasi. Selain itu polimer ini relatif stabil terhadap perubahan suhu dan

kondisi lingkungan (Lin YJ, 2005). P3HT juga memiliki celah pita kecil

sehingga dapat sebagai alternatif dye pada divais ini. P3HT secara intensif

bekerja sebagai HTMs dan dye secara bersamaan pada bulk heterojunction

photovoltaics dan dihasilkan efisiensi mencapai 5% (Ma, et al., 2005).

5

5

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tahapan Penelitian

3.1.1 Metode Sintesis

a. Preparasi TiO2 nanorods

TiO2 teknis dilakukan penggilingan menggunakan ball milling dengan

kecepatan 1000 rpm sampai diperoleh nanopartikel. Ditimbang sebanyak 3 gram

TiO2 nanopartikel kemudian ditambahkan NaOH dengan variasi 8, 10 dan 12 M

dalam pelarut akuades. Campuran kemudian direfluks dan distirer selama 24

jam pada suhu 120 oC. Campuran kemudian dinetralkan dengan HCl 0,1 M

sampai pH 7. Campuran kemudian disaring, dikeringkan pada suhu 60 oC

selama 12 jam dan dikalsinasi pada variasi suhu 400 oC selama 2 jam.

b. Preparasi ZnO nanorods

5,95 g Zn(NO3).4H2O dilarutkan dalam 50 ml akuades. Campuran kemudian

dinetralkan hingga pH 7 dengan larutan NH3.H2O. Selanjutnya campuran

dipisahkan dari filtrat dengan sentrifuge, dicuci dengan akuades, dan

dikeringkan pada suhu 60 oC. hasil yang diperoleh kemudian dikalsinasi pada

temperatur 400, 600, 800 oC.

3.1.2 Metode Analisis

a. Karakterisasi

Karakterisasi material hasil sintesis dilakukan dengan SEM, SAA, dan XRD.

Pengujian karakterisasi XRD, SAA, SEM, dan TEM dilakukan di Laboratorium

Mipa Terpadu FMIPA UNS.

b. Perangkaian SSDSSC

Pada penelitian ini dibentuk divais dengan struktur ITO/TiO2 NR-

ZnO/P3HT/Pt dan dibandingkan dengan divais ITO/TiO2 NR-ZnO/dye

N3/P3HT/Pt dan ITO/TiO2 NR-ZnO/I2/Pt. Fotoanoda dibentuk dari lapisan kaca

ITO yang bersifat konduktif. Sebelum ditetesi pasta TiO2 (0.5 g TiO2 dalam 2 ml

etanol) masing-masing diberi pembatas 1 x 1 cm berbentuk persegi. Selanjutnya

pasta TiO2 dideposisikan dengan metode screen printing, pembatas dilepas, dan

dikeringkan selama 30 menit pada suhu 400 oC. Selanjutnya 0,5 g ZnO dilarutkan

dalam 2 ml etanol kemudian distirer selama 30 menit. Kemudian di ultrasonic

cleaner selama 10 menit dan distirer kembali hingga mengental. Lapisan kaca

ITO/TiO2 NR kemudian dicelupkan ke dalam larutan ZnO dengan kemiringan

45o disusun dengan struktur sandwich. Di bagian ujung-ujungnya diberi jarak

0,5 cm untuk kontak listrik, lalu dijepit dengan klip pada kedua sisinya. Sebagai

pembanding, lapisan kaca ITO/TiO2 NR-ZnO dicelupkan terlebuh dahulu pada

larutan dye N3, baru kemudian ditetesi pasta P3HT 20 mg/ml dalam korobenzen

6

6

dengan metode spin coating. Elektroda lain dibentuk dari pasta platina yang

dideposisikan pada ITO dengan cara yang sama pada fotoanoda. Selanjutnya di

bagian ujung-ujungnya diberi jarak 0,5 cm untuk kontak listrik, lalu dijepit

dengan klip pada kedua sisinya. Jika dalam SSDSSC elektrolit yang digunakan

berupa P3HT. Sedangkan pada DSSC konvensional, elektrolit diteteskan di

antara kedua elektroda ketika akan diuji efisiensi dari sel surya tersebut.

c. Pengujian Efisiensi DSSC

Pengujian arus dari DSSC dilakukan pada kondis gelap dan terang

menggunakan Kethley I-V 2602 A. Dari pengujian tersebut dapat diperoleh arus

masing-masing sehingga efisiensi dapat ditentukan.

3.2 Skema Tahapan Penelitian

Gambar 1. Skema tahapan penelitian

7

7

3.3 Luaran yang Dihasilkan dan Indikator yang Dicapai

Tabel 1. Tahapan penelitian

3.4 Teknik Pengumpulan Data dan Analisis Data

Teknik pengumpulan data yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan

metode eksperimental laboratorium meliputi karakterisasi material TiO2 NR-ZnO

yang tumbuh pada substrat ITO dengan menggunakan SEM untuk mengetahui

morfologi permukaan dari material dan TEM untuk mengetahui telah terbentuk

struktur nanorods, SAA untuk mengetahui luas permukaan dari TiO2, XRD untuk

mengetahui struktur dan ukuran kristal dari material. Sedangkan hasil

penambahan P3HT dilakukan karakterisasi dengan spektroskopi IR untuk

mengetahui gugus fungsi yang terikat pada permukaan TiO2 NR-ZnO. Pada

aplikasi DSSC menggunakan Keithley 2602 A System Source. Pada pengujian ini,

performansi dari dari sel surya dapat dilihat melalui pengujian pada kondisi gelap

dan kondisi terang untuk mengetahui respon terhadap cahaya tampak serta

pengukuran arus dan tegangan sehingga dapat ditentukan efisiensi konversi energi

sel surya.

3.5 Cara Penafsiran

Dari data pengujian diperoleh hasil berupa data lalu dapat dianalisis dengan

cara:

1. Hasil analisis XRD diperoleh difraktogram dari material TiO2 dan ZnO hasil

sintesis dengan 2θ tertentu. Untuk analisa kualitatif dilakukan dengan

membandingkan 2θ dari sampel dengan suatu standar seperti JCPDS (Joint

Commite Powder Difraction Standart). Selain itu, dari pola difraktogram

dapat ditentukan ukuran kristal material menggunakan persamaan Scherrer.

2. Hasil analisis SEM dan TEM dapat diketahui morfologi padatan material.

Analisis data dari SEM beruapa kualitatif dengan menunjukan data gambar

No. Tahapan

Penelitian Target Luaran Output

1. Preparasi

material

Terjadi perbedaan

morfologi permukaan

material antara struktur

biasa dengan nanorods

Diperoleh material nanorods

dengan permukaan arrays yang

lebih terstruktur

2. Fabrikasi

DSSC

Terbentuknya struktur

lapisan aktif ZnO-TiO2

NR/P3HT/Pt

Diperoleh struktur sandwich

SSDSSC yang mampu

membentuk dioda

3. Uji efisiensi

dengan

simulator sel

surya

Terjadi peningkatan

nilai efisiensi

Diperolehnya nilai arus dan tegangan sehingga dapat diketahui nilai efisiensi dan dapat dibandingkan dengan DSSC konvensional

8

8

mode pencitraan daerah terang dan gelap pada perbesaran tertentu sehingga

dapat diketahui ukuran dan morfologi material dalam bentuk nanorods.

3. Hasil analisis SAA diperoleh luas permukaan dari TiO2 NR. Dengan

membandingkan luas permukaan antara TiO2 standar dengan TiO2 NR maka

peningkatan luas permukaan dari TiO2 dapat diketahui.

4. Hasil analisis FTIR dapat diperoleh berupa panjang gelombang spesifik dari

setiap gugus fungsi. Analisis dilakukan dengan membandingkan terhadap

standar material TiO2 sebelum penambahan P3HT.

5. Hasil uji kinerja DSSC menggunakan Keithley pada kondisi gelap dan terang

akan diperoleh besaran Voc dan Isc pada luas penampang lapis tipis tertentu.

3.6 Penyimpulan Hasil Penelitian

a. Dari hasil penelitian dapat dikaji sintesis ZnO nanopartikel dan pengaruh

konsentrsi basa NaOH pada sintesis TiO2 NR.

b. Hasil penelitian dilakukan secara kuantitatif dengan mengetahui

efektifitas performa DSSC pada TiO2 NR dengan lapisan anti-reflekting

ZnO dan penggunaan P3HT sebagai solid HTMs dan dye pada SSDSSC

dibandingkan dengan DSSC konvensional.

BAB 4

BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1 Anggaran Biaya

Tabel 2. Anggaran biaya

No. Jenis Pengeluaran Rencana Biaya (Rp)

1. Peralatan penunjang penelitian 4.360.000

2. Bahan habis pakai 4.200.000

3. Perjalanan sampling raw material (tanah,

bahan kimia, urea, zeolit)

600.000

4. Lain-lain : administrasi, dokumentasi,

laporan, publikasi, akses laboratorium

3.390.000

Jumlah 12.500.000

4.2 Jadwal Kegiatan

Tabel 3. Jadwal kegiatan

No Kegiatan Bulan ke-

1 2 3 4 5

1 Identifikasi masalah

2 Studi kasus dan literatur

9

9

3 Perencanaan eksperimen

4 Pembuatan bahan uji di Laboratorium Kimia

FMIPA UNS

5 Pengujian analisis kualitas bahan uji di

Laboratorium Mipa Terpadu, SubLab FMIPA

6 Analisis hasil eksperimen

7 Pembuatan Laporan

DAFTAR PUSTAKA

Al-Hajry A, Umarb A, Hahnc YB and Kimd DH. 2009. Growth, properties and

dye-sensitized solar cells applications of ZnO nanorods grown by

lowtemperature solution process. Super lattices and Microstructures.

45:529

B. O’Regan and M. Gratzel. 1991. A Low-cost High-efficiency Solar Cells Based

on Dye-sensitized Colloidal TiO Films. Natural 353: 737-740

Bae, E., Ohno, T. 2009. Exposed crystal surface-controlled rutile TiO2 nanorods

prepared by hydrothermal treatment in the presence of

poly(vynilpyrollidone). Applied Catalysis B: Enviromental 91: 634-639

Chen, Y., Jing-Nang, L., Tsai, S., Ting, C. 2008. Manufacture of dye sensitized

nano solar cells and their I-V curve measurements. Materials Science

Forum 549: 324-330

Grätzel, M. 2003. Dye-sensitized solar cells. Photochemistry and Photobiology C:

Photochemistry Reviews 4: 145-153

Hao, Y., Pei, J., Wei, Y., Cao, Y., Jiao, S., Zhu, F. 2010. Efficient semiconductor-

sensitized solar cells based on poly(3-hexylthiophene)@CdSe@ZnO core-

shell nanorods arrays. The journal of Physical Chemistry 114: 8622-8625

Huang LT, Huang SR, Chang ML, Wang RR, Lin HC and Chen MJ. 2011.

Dyesensitized solar cells using ZnO-nanorod electrodes. Journal of the

Chinese Chemical Society 58: 813-816

Hugger, S., R. Thomman, T. Heinzel, T. Thum-Albrecht. 2004. Semicryctalline

morphology in yhin films of poly(3-hexylthiphene). Colloid Polymer and

Science. 932-938

Irmansyah, A. M. 2008. Fabrication and Characterization Dye Sensitized Solar

Cell based on TiO2/SnO2 Composit Electrode and Polymer Electrolite.

Jurnal ILMU DASAR 9(2): 96-103.

Lee SF, Chang YP, Lee LY, Hsu JF. 2007. Characterization of dye-sensitized

solar cell with ZnO nanorod multilayer electrode. National

KaohsiungUniversity of Applied Sciences. 545-552.

Li, B., Wang L., Kang B., Wang, P., Qiu, Y. 2006. Review of recent progress in

solid-state dye-sensitized solar cells. Solar Energy Materials & Solar Cells

90: 549-573

10

10

Lin YJ, W. L. 2005. Novel Poly(3-methylthiophene)-TiO2 Hybrid Materials for

Photovoltaic Cells. . Thin Solid Films.

M. Gratzel. 2003. Dye-sensitized Solar Cells. Journal of Photocemistry and

Photobiology C 4:145

Ma, W., Yang, C., Gong, X., Lee, K., Heeger, A. J. 2005. Thermally stable,

efficient polymer solar cells with nanoscale control of the interpenetrating

network morphology. Advanced Functional Materials 15: 1617-1622

Maya, S. K. 2012. Studi Awal Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (Dssc) Dengan

Menggunakan Ekstraksi Daun Bayam (Amaranthus Hybridus L.) Sebagai

Dye Sensitizer Dengan Variasi Jarak Sumber Cahaya Pada DSSC. Jurnal

Fisika.

Mizuta, T. 2006. Chemical deposition of zinc oxide thin films on silicon substrate.

Thin Solid Films 515: 2458-2463

Nazeerudin M.K., Angelis, F.D., Fantacci, S., Selloni, A., Viscardi, G., Liska, P.,

Ito, S., Takeru, B., Grätzel, M.,. 2005. Combined experimental and DFT-

TDDFT computational study of photoelectrochemical cell ruthenium

sensitizers. Am. Chem. Soc. 127: 16835-16847

Plass, R.,.2004.Nanoparticle Sensitisation of Solid-State Nanocrystalline

Solar Cell. Thesis PhD, École Polytechnique Fédérale De Lausanne,

Lausanne, Swiss

Sirimanne, P. M., & Tributsch, H. 2004. Parameters determining efficiency and

degradation of TiO2/dye/CuI solar cells. Journal of solid state Chemistry

177:1789-1795

Yang, Li., Zheng, Z., Shaohua, F., Xuhui, G., Masamichi, O. 2007. Influence the

preparation conditions of TiO2 electrodes on the performance of solid

state dye-sensitized solar cells with CuI as a hole collector

Sule EE, Sadik C, Gulsah T, and Siddik I. 2010. Hybrid solar cells using nanorod

zinc oxide electrodes and perylene monoimide– monoanhydride dyes.

Elsevier B.V. Current Applied Physics. 10:187-192

Susanti, M. N. 2013. Aplikasi Semikonduktor TiO2 Dengan Variasi Temperatur

Dan Waktu Tahan Kalsinasi Sebagai Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)

Dengan Dye Dari Ekstrak Buah Terung Belanda (Solanum Betaceum).

Jurnal Teknik Pomits, 2337-3539

Vasquez, R. a. 2008. Roasting of Ilmenite and Pre-Oxidized Ilmenit in

Hidrochloric Acid to Obtain High Grade Titanium Dioxide. Metal Science

Department, 13-15

Yani, S. 2011. Efek Fotovoltaik pada Persambungan CdS/ P3HT-Kitosan.

[Thesis], Pasca sarjana Institut Pertanian Bogor

11

11

LAMPIRAN

Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota

Biodata Ketua Pelaksana

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri

2 Jenis Kelamin Perempuan

3 Program Studi Kimia

4 NIM M0312038

5 Tempat dan Tanggal Lahir Kediri, 26 Juli 1993

6 E-mail [email protected]

7 Nomor Telepon/HP 085736784229

B. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama Institusi SDN Banjaran IV MTsN Pare 1 SMAN 2 Kediri

Jurusan - - IPA

Tahun Masuk-Lulus 2000-2006 2006-2009 2009-2012

C. Pemakalah Seminar Ilmiah

No NamaPertemuanIlmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan

Tempat

1

D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir

No Jenis Penghargaan Instistusi Pemberi

Penghargaan Tahun

1

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar

dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari

ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima

sanksi.

Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarmya untuk memenuhi salah

satu persyaratan dalam pengujian Hibah PKM-P.


Pengusul,

(Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri)


12

12

Biodata Anggota Pelaksana

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Fitri Nur Aini



4 NIM M0313024

5 Tempat dan Tanggal Lahir Boyolali, 10 Januari 1996




SD SMP SMA

Nama Institusi SDN 1

Keyongan

SMPN 1

Ngemplak

SMAN 2

Sukoharjo

Jurusan - - IPA

Tahun Masuk-Lulus 2001-2007 2007-2010 2010-2013


No NamaPertemuanIl

miah / Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan

Tempat



Penghargaan Tahun

1 - - -




sanksi.




Pengusul,

(Fitri Nur Aini)


13

13

Biodata Anggota Pelaksana

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Yesi Ihdina Fityatal Hasanah



4 NIM M0312081

5 Tempat dan Tanggal Lahir Bogor, 2 Oktober 1993




SD SMP SMA

Nama Institusi SD Angkasa SMPN 2

Bogor

SMK Kimia

Analisa Bogor

Jurusan - IPA

Tahun Masuk-

Lulus

1999 – 2005 2005 - 2008 2008 - 2012


No NamaPertemuanIlmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan

Tempat

1 - - -



Penghargaan Tahun

1 - - -




sanksi.




Pengusul,

(Yesi Ihdina Fityatal Hasanah)

14

14

Biodata Pembimbing PKM

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Dr.Sayekti Wahyuningsih, M.Si.

2 Jenis Kelamin P

3 Bidang Keahlian Kimia Material Anorganik

4 NIP 197112111997022001

5 NIDN 0011127105

6 Tempat dan Tanggal Lahir Klaten, 11 Desember 1971


8 No. HP 081568455281

9 Pendidikan Terakhir Doktor, Universitas Gadjah Mada,

Indonesia

B. Pengalaman penelitian dalam 5 tahun terakhir

No. Tahun Judul Penelitian Sumber

Pendanaan

1 2011 Mekanisme Degradasi Foto

elektrokatalitik dye pada elektroda lapis

tipis TiO2 tersensitisasi 4,4’-dikarboksi-

2,2’-bipiridin

Hibah

Fundamental

DIKTI

2 2012-

2013

Pengembangan dye sensitized solar cell

dari bahan dasar mineral ilmenite kaya

titania dan besi

Penelitian

Unggulan

Perguruan

Tinggi

3 2013 Pengembangan Dye Sensitized Solar Cell

berbasis Mineral Indonesia

INSINAS

Riset Terapan

4 2013-

2014

Pembuatan Reaktor Pengolahan Limbah

Tekstil Portable Berbasis Adsorpsi dan

Fotoelektrodegrdasi

Penelitian

Stranas DIKTI

5 2014-

2016

Low cost ZnO sol–gel

antireflectionCoating For enhancement of

GaAs solar cell efficiency

International

researchcollab

orationand

scientific

publications


15

15

C. Pengalaman membimbing PKM dalam 5 tahun terakhir

No. Tahun

didanai

Jenis PKM Judul Penelitian

1 2011 PKMP Pemanfaatan Membran Padat Silika Jerami

Padi Untuk Adsorbsi Limbah Tekstil

Pencemar Lingkungan

2 2013 PKMP Pemisahan Mineral Ilminite Kaya Titania

dan Besi dengan Proses Pre-Oksidasi

Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Sel Surya

3 2014 PKMP Uji Efisiensi Peranan Katalis Zeolit Alam

Nanopori Sebagai Slow Release Fertilizers

dalam Pelepasan Nitrogen dari Pupuk

4 2015 PKMP Green Solar Cell : Kopigmentasi

Antosianin Hasil Isolasi Kulit Buah

Manggis (Garcinia Mangostana L.)

Sebagai Natural Dye Sensitized Pada Dye

Sensitized Solar Cell (Dssc)

5 2015 PKMP Multifunctional Water Treatment :

Optimalisasi Pengolahan Limbah Hasil

Biodeinking Dari Koran Bekas Berbasis

Ultrafiltration Dengan Fotoelektro

Degradasi Sistem Flow

6 2015 PKMP Peningkatan Efektivitas Pestisida Berbasis

Nanofertilizer Urea Terenkapsulasi

Nanosilika Dari Sekam Padi Dengan

Penambahan Zat Aditif TiO2

7 2015 PKMP Sintesis Fe2O3 Dari Pasir Besi Sebagai

Nutrien Tambahan Terenkapsulasi Zeolit

Pada Pupuk Urea Slow Release




sanksi.




Pembimbing,

Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si.

16

16

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan

1. Peralatan Penunjang

No Material

Justifikasi

Pemakaian Kuantitas

Harga

satuan

(Rp)

Jumlah

(Rp)

1. Aluminium

foil

Bahan Pendukung 1 15.000 15.000

2. Ball milling Alat membentuk

TiO2 nanopartikel

1 130.000 130.000

3.

Hidrotermal

autoclave

Alat untuk

sintesis TiO2

nanorods

1 1.000.000 1.000.000

4. Label Melabeli 5 1.000 5.000

5. Log Book Mencatat segala

penelitian

1 20.000 20.000

6. Alat Tulis Alat pendukung 3 2.000 6.000

7. Gunting Alat pendukung 3 4.000 12.000

8. Cutter Alat pendukung 2 2.000 4.000

9. Penyela Sebagai perekat

antar elektroda

1 12.000 12.000

10. Flakon Tempat sampel 10 1.000 10.000

11. Selotip Membantu

deposisi material

1 10.000 10.000

13. Klip Alat pendukung 8 2.000 16.000

14. Karakterisasi

SEM

Mengetahui citra

permukaan

sampel

4

150.000 600.000

15. Karakterisasi

TEM

Mengetahui

struktur nanorods

material

4

300.000 1.200.000

16. Karakterisasi

XRD

Mengetahui

terbentuknya

material yang

diharapkan

4 100.000 400.000

17.

Karakterisasi

Spektro.

FTIR

Mengetahui

gugus fungsi

hybrid

4 25.000 100.000

18. Karakterisasi

SAA

Mengetahui luas

permukaan 4 75.000 300.000

17

17

19. Uji efisiensi

Keithley

Mengetahui

efisiensi DSSC 4 100.000 400.000

20. Uji UV-Vis

Mengetahui

adsorpsi pada

cahaya tampak

4 5.000 20.000

20. Multimeter

digital

Mengetahui sisi

konduktif ITO 1 50.000 50.000

Sub Total 4.360.000

2. Bahan Habis Pakai

No Material Justifikasi

Pemakaian Kuantitas

Harga

Satuan

(Rp)

Jumlah

(Rp)

1. TiO2 teknis Prekusor TiO2 NR 1 kg 400.000 400.000

2. Zn(NO3)2 Prekusor ZnO NR 100 g 4.000 40.000

3. Pasta platina Katoda pada DSSC 50 ml 300.000 300.000

4. NaOH pa Pelarut pada

sintesis TiO2 NR

500 ml 150.000 150.000

5. HCl pa Untuk menetralkan

dalam sintesis TiO2

NR

500 ml 200.000 200.000

6. Etanol pa Untuk membentuk

pasta TiO2 dan ZnO

NR

1 L 250.000 250.000

7. Akuades Pelarut dan untuk

pengenceran

5 L 2.500 10.000

9. ITO Substrat pada

DSSC

8 (25 x 25

mm)

150.000 600.000

10.

P3HT Sebagai hole

transport material

dan sensitizer

30 mg 30.000 900.000

11. I2 Sebagai elektrolit

pembanding P3HT

5 ml 20.000 20.000

12. Kloroform Pelarut P3HT 50 ml 5.000 250.000

13. 2-propanol Pelarut P3HT 50 ml 5.000 250.000

14. N3 Sebagai dye 3 g 250.000 750.000

15. Kertas saring Untuk menyaring 1 Pack 8000 80.000

Sub Total 4.200.000

18

18

3. Perjalanan

No Maksud Kota Tujuan JumLah

(Rp)

1. Perjalanan sampling raw

material

Solo

(3 org @ 200.000)

600.000

Sub total 600.000

4. Lain-lain

No. Kebutuhan Jumlah unit Biaya/unit (Rp) JumLah

(Rp)

1. Akses Laboratorium

Fee akses laboratorium

Sub Lab Kimia UNS 3 100.000 300.000

Fee akses laboratorium

Mipa Terpadu 3 100.000 300.000

2. Publikasi Ilmiah

Registrasi 1 pemakalah 2.500.000 2.500.000

Poster 1 buah 100.000 100.000

3. Pembuatan Laporan

Kertas 1 rim 40.000 40.000

Tinta 2 botol/pack 30.000 60.000

Penjilidan 6 10.000 60.000

CD + tempat CD 6 5.000 30.000

Sub Total 3.390.000

Total Biaya (Rp) 12.500.000

19

19

Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas

No

Nama/ NIM

Program

Studi

Bidang

Ilmu

Alokasi

Waktu

(jam/

minggu)

Uraian

Tugas

1 Liya Nikmatul Maula

Zulfa Saputri/

M0312038

Kimia-

MIPA

Material

Anorganik

8 jam/

minggu

Koordinasi,

Sintesis

material

2 Fitri Nur

Aini/M0313024

Kimia-

MIPA

Fisik Material 8 jam/

minggu

Karakterisasi

hasil sintesis

3 Yesi Ihdina Fityatal

Hasanah/M0312081

Kimia-

MIPA

Kimia Analisa 8 jam/

minggu

Fabrikasi

DSSC dan uji

efisiensi

20

20

Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

Jl. Ir. Sutami No. 36 A Kentingan, Surakarta 57126 Telp (0271) 646994, Psw 446 Fakultas (0271) 669376, 663375 Psw 386,387 Fax. (0271) 663375

SURAT PERNYATAAN KETUA PELAKSANA

Nama : Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri

NIM : M0312038

Jurusan : Kimia

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Dengan ini menyatakan bahwa proposal (PKM P) saya dengan judul:



Transport Materials (HTMs) dan Dye yang diusulkan untuk tahun anggaran 2015

bersifat original dan belum pernah dibiayai oleh lembaga atau sumber dana

lain.

Bilamana di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan

ini, maka saya bersedia dituntut dan diproses sesuai dengan ketentuan yang

berlaku dan mengembalikan seluruh biaya penelitian yang sudah diterima ke kas

negara.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan

sebenar-benarnya.


Mengetahui

Wakil Rektor III UNS Yang menyatakan

Prof. Dr. Ir. Darsono, M.Si Liya Nikmatul Maula Zulfa Saputri

NIP. 1961093 0198601 1001 M0312038

Documents

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAMpkm.uns.ac.id/repositori/Front/download/pkm-pe/2016/M0312038...PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM ... 1.1 Latar