BAB II TINJAUAN PUSTAKA
F. Celah Pita Energi
Pita energi adalah kumpulan garis pada tingkat energi yangsama akan saling berimpit dan membentuk pita Tingkat- tingkat energi pada digambarkan dengan cara yang sama dengan atom tunggal.Interaksi anataratom pada kristal hanya terjadi pada elektron bagian luar sehingga tingkat enrgi elektron pada orbit bagian dalam tidak berubah Pada orbit bagian luar terdapat elktron yang sangat banyak dengan tingkat- tingkat energi yang berimpit satu sama lain Berdasarkan asas Pauli, dalam suatu tingkat energi tidak boleh terdapat lebih dari satu elektron padakeadaan yang sama , maka apabila ada elektron yang berada pada keadaan yang sama akan terjadi pergeseran tingkat energi sehingga tidak pernah ada garis – garis energi yang bertindihan.
Ada dua pita energi, yaitu pita valensi dan pita konduksi. Pita valensi adalah energi pita yang mungkin diisi oleh elektron dari zat padat hingga komplit. Setiap memiliki 2N elektron dengan N adalah jumlah atom. Bila masih ada elektron yang tersisa akan mengisi pita konduksi. Pada suhu 0K, pita konduksi terisi sebagian untuk bahan konduktor, sedangkan untuk isolator dan semikonduktor tidak ada elektron yang mengisi pita konduksi.
Perbedaan antara keduanya terletak pada energi gap Eg yaitu selang energi antara konduksi minimum dan pita valensi maksimum. Pada bahan semikonduktor Eg ~ 1 eV, sedangkan pada isolator Eg ~ 6 eV.
Struktur pita energi isolator contohnya adalah intan. Pita larangan yang lebar ini memisahkan pita valensi yang terisi dengan pita konduksi yang kosong. Pada struktur pita semikonduktor contohnya grafit. Lebar pita relatif keci, Eg ≈ 1 eV. Pada saat suhu naik, elektron pada pita valensi mampu berpindah ke pita konduksi. Karena adanya elektron di pita konduksi akibatnya bahan itu menjadi sedikit konduktif, karena itu disebut semikonduktor. Struktur pita konduktor contohnya metal. Pita konduksi terisi sebagian, jika ada medan listrik luar elektron akan memperoleh tambahan energi sehingga berpindah yang berakibat timbul arus listrik.
Bahan semikonduktor adalah bahan dengan energi gap 1-2 eV. Bahan ini pada suhu 0 Kelvin bersifat isolator, jika suhu dinaikkan maka terjadi generasi elektron –hole thermal sehingga bahan berubah menjadi konduktor.
Energi celah pita dapat dihitung dengan persamaan , dimana h adalah konstanta Planck :
Eg = h v ... (2.8) Pada gambar 2.3 dibawah, dapat dilihat ilustrasi pita energi untuk kristal semikonduktor. Pada keadaan kesetimbangan, pita energi terbagi menjadi dua bagian dan dipisahkan oleh daerah dimna elektron tidak bisa bergerak, daerah ini disebut daerah terlarang (forbidden gap). Pita atas dinamakan pita konduksi dan pita bagian bawah dinamakan pita valensi.
Pita Konduksi
Pita Valensi
~ 1 eV
Elektron
Hole
Gambar 2.3 Struktur pita energi bahan semikonduktor
Banyaknya elektron pada setiap pita dapat dihitung dnegan menggunakan persamaan :
Σe = 2 (2I + 1) N ... (2.9) Dimana I menyatakan bilangan kuantum orbital (0, 1, 2, 3, ...) dan N menyatakan banyaknya atom yang saling berdekatan.
Untuk memperbesar konduktivitas, bahan semikonduktor itu diberi doping/ pendadah, yang akibatnya bahan itu akan menjadi tipe-n atau tipe-p tergantung pada doping-nya, sehingga menjadi semikonduktor ekstrinsik.
Dopan semikonduktor dikelompokkan yaitu sebagai berikut:
1. Donor, diberi impuritas yang bervalensi +5, misalnya P, As, Sb yang membuatnya menjadi semikonduktor tipe-n.
2. Akseptor, diberi impuritas yang bervalensi +3, misalnya Bo, In, Ga, B yang membuatnya menjadi semikonduktor tipe-p.
Pada saat pemberian impuritas donor (tipe-n) akan muncul tingkat energi yang diperbolehkan di bawah energi pita konduksi terendah yaitu sekitar ≈ 0,01 eV (untuk Ge) dan ≈ 0,05 eV (untuk Si). Sehingga pada suhu kamar hampir semua elektron donor berada pada pita konduksi.
Untuk impuritas akseptor (tipe-p) juga akan muncul tingkat energi di atas tingkat energi pita valensi tertinggi. Karena hanya perlu energi kecil saja elektron pada pita valensi dapat berpindah ke tinggkat energi akseptor akibatnya akan timbul hole di pita valensi.
Energi celah pita energi dapat ditentukan dengan melakukan perhitungan menurut persamaan Kubelka-Munk (Abdil Bajili, 2016):
F(R) = = (1 − )
2 ... (2.10)
F(R) : Faktor Kubelka-Munk K : Koefisien absorpsi S : Koefisien scattering R : Nilai reflektan
Nilai K mempunyai hubungan dengan energi foton melalui persamaan : K = A (hv – Eg) m/2 ... (2.11) A = konstanta proporsional
Eg = energi celah pita (eV)
M = 1 (untuk transisi langsung yang diperbolehkan) G. Metode Spin Coating
Metode spin coating dapat diartikan sebagai sebuah metode pembentukan lapisan tipis melalui proses pemutaran atau spin (Aldy Satria Hidayat dkk, 2014). Bahan yang akan dibentuk lapisan tipis dibuat dalam bentuk larutan atau gel, yang kemudian diteteskan diatas suatu substrat (dalam hal ini adalah ITO) dan disimpan diatas piringan, yang dapat berputar dengan kecepatan
yang cukup tinggi. Karena adanya gaya sentripetal ketika piringan tersebut berputar maka bahan tersebut akan tertarik ke pinggir substrat dan tersebar secara merata. Sketsa putaran dan metode spin coating dapat dilihat pada gambar 2.5 dan gambar 2.6 (Aldy Satria Hidayat dkk, 2014).
Gambar 2.4 Piringan berputar Gambar 2.5 Skema tahapan Spin
Spin Coating Coating
Proses Spin Coating dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu : 1. Dispense (Penetesan Cairan)
Pada tahap ini cairan dideposisikan atau diteteskan diatas permukaan substrat. Proses dispense dibagi menjadi 2 macam:
a. Static Dispense
Proses desposisi sederhana yang dilakukan pada larutan di atas pusat substrat. Pada proses ini menggunakan kecepatan 1 sampai 10 rpm, bergantung pada konsentrasi cairan dan ukuran substrat yang digunakan. Adanya kecepatan yang tinggi dan ukuran substrat yang lebih besar dapat memastikan cairan tersebut benar-benar telah tersebar rata di atas substrat.
b. Dynamic Dispense
Proses deposisi dengan kecepatan putar kecil kira-kira 500 rpm. Pada proses ini cairan tersebar diatas substrat akan sedikit terbuang dan substrat menjadi lebih basah, sehingga lapisan yang terbentuk akan lebih tebal.
2. Spreading (Percepatan dan Penyebaran)
Setelah tahap penetesan cairan, larutan dipercepat dengan kecepatan relatif tinggi. Kecepatan yang digunakan pada substrat ini akan mengakibatkan terjadinya gaya sentrifugal dan turbulensi cairan sehingga
cairan tersebar merata di atas substrat. Kecepatan yang digunakan antara 1500-1600 rpm dan tergantung sifat cairan terhadap substrat yang digunakan. Waktu yang digunakan kira-kira 10 menit.
a. Spin Up
Larutan pada substrat masih banyak yang terlempar keluar.
Hal ini karena kondisi awal dari kondisi spin coater diam menuju kecepatan tertentu.
b. Spin Off
Larutan yang terlempar sudah mulai berkurang, bahkan sudah tidak ada. Hal ini karena kecepatan sudah konstan atau stabil.
3. Drying (Pengeringan)
Pada tahap ini terbentuk lapisan tipis murni dengan suatu ketebalan tertentu. Tingkat ketebalan lapisan yang terbentuk bergantung pada tingkat kelembaban substrat. Adanya kelembaban yang kecil mengakibatkan ketebalan lapisan murni yang terbentuk akan menjadi semakin besar.
H. UV-Vis Spektrophotometer
Spektrofotometer UV-Vis digunakan untuk mengkaji sifat absorpsi dan reflektan material dalam rentang panjang gelombang ultraviolet (mulai sekitar 200 nm) hingga mencakup semua panjang gelombang cahaya tampak (sampai sekitar 700 nm). UV-Vis Spektrophotometer yang digunakan adalah merk Hitachi tipe U3900H.
Gambar 2.6 UV-Vis Spektrophotometer
Spektrofotometer ultraviolet – visibel digunakan untuk analisis kualitatif ataupun kuantitatif suatu senyawa. Absorpsi cahaya ultraviolet maupun cahaya tampak mengakibatkan transisi elektron, yaitu perubahan elektron-elektron dari orbital dasar berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Penyerapan radiasi ultraviolet atau sinar tampak tergantung pada mudahnya transisi elektron. Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk transisi elektron, akan meyerap pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul-molekul yang memerlukan energi lebih sedikit akan menyerap panjang gelombang lebih panjang (R.J Fessenden dan J.S Fesenden, 1986). Pada percobaan ini spektrofotometer digunakan untuk mengukur absorbansi dan panjang gelombang dari masing-masing sampel koloid nanopartikel perak dengan variasi konsentrasi garam perak.
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui perubahan nilai estimasi energi celah pita dari TiO2 berdasarkan nilai reflektan menggunakan instrumen Spektrometer UV-Vis reflektansi spektakuler yang telah dikalibrasi dengan cermin sebagai reflektan 100% dan benda gelap sebagai reflektan 0%, perhitungan energi bandgap yang pertama, ditentukan dengan menggunakan persamaan (Erlina dkk, 2016) :
Eg = h.v = h.c/λ ... (2.12) Besar energi bandgap (Eg) didapat dari nilai h yang merupakan nilai konstanta Planck sebesar 6,64 x 10-34 J/s dan nilai c merupakan kecepatan cahaya sebesar 3x108 /s serta nilai λ dari nilai panjang gelombang.
Penggunaan digital spotting scope pada pengukuran reflektan bertujuan sebagai media penangkap citra dari TBS dan pantulan dari citra tersebut dibaca oleh perangkat lunak ocean optics spektrumsuite (Ahmad Thoriq dkk, 2016). Pengukuran reflektan dilakukan dalam ruangan tertutup, hal ini bertujuan untuk mengontrol factor eksternal yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran bila proses pengukuran dilakukan di lapang. Sumber cahaya yang digunakan adalah lampu halogen 600 Watt, dan halogen 1000 Watt yang dipasang pada posisi membentuk sudut 450 terhadap TBS yang diukur.
Lampu halogen digunakan untuk mengganikan sinar matahari langsung yang juga memancarkan radiasi inframerah (Ahmad Thoriq dkk, 2016).
I. Efisiensi DSSC
Untuk meningkatkan efisiensi yang dihasilkan maka dilakukanlah modifikasi dengan memvariasikan komposisi bahan pembuatan elektrolit semi padat seta teknik dalam penyerapan zat warna terhadap pasta TiO2. Dengan hal ini diharapkan nantinya didapat efisiensi arus listrik yang lebih tinggi dengan elektrolit yang juga mempunyai stabilitas jangka panjang.
Menurut Ekasari dan Yudoyono (2013) telah melaporkan bahwa efisiensi DSSC dengan teknik TiO2 yang dicampur dengan zat warna ektrak jahe merah mepunyai efisiensi sebesar 0,78%, sedangkan TiO2 yang direndam ke dalam zat warna ekstrak jahe merah hanya mempunyai efisiensi 0,002%.
Besarnya efisiensi DSSC dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (Retno dkk, 2014):
η =
x 100% ... (2.13) Dimana : Pmax = daya maksimum yang dihasilkan DSSC
Pin = daya sumber cahaya yang digunakan Daya maksimum diberikan oleh hubungan :
Pmax = Vmax . Imax ... (2.14) Dimana : Vmax = tegangan maksimum yang dihasilkan
Imax = arus maksimum yang dihasilkan.
Sedangkan Pin bersumber dari matahari dengan intensitas sekitar 1000 W/m2 atau 0,1 W/cm2.
J. Kerangka Berfikir
Analisis Tahap Awal
1. Efisiensi TiO tanpa Doping pada Aplikasi DSSC2
2. Bahan Doping yang Tersedia
1. Pemilihan Bahan Doping 2. Pemilihan Metode
Proses Awal Penelitian
Pemilihan Bahan Doping
AgNO3 RuCl2
Peroskite
Metode LPD (Liquid Phase Deposition)
Proses Penelitian
Uji Piranti DSSC
UV-Vis Spektrophotometer FESEM Gamry Instrument
Pengambilan Data
Hasil
Tersedia Tidak Tersedia
Tidak Tersedia
2.5 Blok Diagram Kerangka Berfikir
K. Penelitian Relevan
Penelitian yang relevan dengan penelitian yang akan peneliti lakukan adalah sebagai berikut:
1. Penelitian Tatang Wahyudi, Doni Sugiyana dan Qomarudin Helmy (2011) tentang Sintesis Nanopratikel Perak dan Uji Aktivitasnya terhadap Bakteri E. Coli dan S. Aureus. Nanopartikel perak disintesis melalui pembentukan larutan koloid perak dengan metode reduksi perak nitrat dengan zat pereduksi natrium borohidra. Performa hasil sintesis larutan koloid nanopartikel perak menunjukkan diameter rata-rata nanopartikel perak sebesar 71,8 ηm.
2. Penelitian Riza Octavia tentang Pengaruh Konsentarsi Larutan Nanopartikel Perak terhadap Tegangan Keluaran Sel Volta yang Berisi Larutan H2SO4. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa dari sintesisi yang dilakukan terbentuk nanopartikel perak dnegan ukuran bervariasi tergantung pada konsentrasi larutan yang disintesis. Nanopartikel perak yang terbentuk memiliki panjang gelombang yang diserap 422 – 439 ηm dengan ukuran partikel 40 – 70 ηm.
3. Penelitian Fitriyanti La Tapa, Edi Suryanto, dan Lidya Irma Momuat, tentang Sintesisi Nanopartikel Perak Menggunakan Ekstrak Empelur Batang Sagu Baruk (Arenga Microcarpha) dan Aktivitas Antioksidannya.
Nanopartikel perak disintesis menggunkaan metode hijau “green chemistry” dengan mereaksikan ekstrak empelur sagu baruk dnegan perak nitart (AgNO3). Karakterisasi menggunakan spektra Uv-Vis menunjukkan bahwa nanopartikel perak yang disintesis menggunakan empelur sagu bauk pada suhu 60 0C dengan perak nitrat memiliki ukuran terkecil 10,59 ηm dan yang terbesar mencapai 50,07 ηm.
4. Penelitian Rohmat Subodro dan Ari Handono Ramelan, dengan judul
“Sintesa Titanium Dioxide (TiO2) untuk Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)” pada tahun 2012, mendapatkan hasil uji XRD dengan ukuran partikel sebesar 13,81 ηm. Dengan uji SEM maka didapatkan hasil SEM sampel TiO2 yang menunjukkan ukuran partikel dan pori umumnya lebih
kecil dari 10μm. sampel juga mengandung sejumlah jaringan partikel yang membentuk struktur nanopori material TiO2. Struktur pori yang terlihat umumnya adalah struktur pori antar struktur pori dari TiO2 merupakan karakteristik penting untuk aplikasinya dalam DSSC.
5. Penelitian Hari Sutrisno, yang berjudul “Prediksi Energi Celah Pita dalam TiO2-Anatas dan TiO2-Anatas Terdadah Perak (Ag)” yang dilakukan pada tahun 2015, menyebutkan bahwa hasil perhitungan energi celah pita untuk TiO2-Anatas diperoleh nilai celah pita energi berdasarkan LDA dan GGA+PBE yaitu masing-masing sebesar 2,74 dan 2,87 eV. Sedangkan hasil perhitungan energi celah pita dalam Ag-TiO2-Anatas dengan LDA sebesar 0,92 eV di atas pita valensi dan 1,74 eV di bawah pita konduksi, namun pada GGA+PBE nilai energi celah pitanya sebesar 1,02 eV di atas pita valensi dan 1,78 dibawah pita konduksi.
28 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Organic and Printed Electronic Laboratory (OPEL) di Institute Microengineering and Nanotechnology (IMEN), Universitas Kebangsaan Malaysia (UKM).
B. Alat dan Bahan 1. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
a. Substrat Indium Tin Oxide (ITO), merupakan tempat tumbuh bimetallic AgNO3.
b. Gelas ukur merupakan alat laboratorium umum yang digunakan untuk mengukur volume cairan/
c. Petridis adalah tempat penyimpanan substrat ITO.
d. Botol bersekat adalah sebuah botol yang di dalam terdapat sekat untuk membatasi substrat ITO agar tidak saling menempel.
e. Pinset adalah alat medis yang terbuat dari besi anti karat, digunakan untuk mengangkat dan memindahkan substrat ITO.
f. Weighing paper, digunakan sebagai wadah zat kimia pada timbangan ketika melakukan timbangan/
g. Wise Clean Ultrasonic Bath, berfungsi untuk proses sonikasi botol sintesis dan membantu dalam proses pelarutan bahan kimia yang tidak mudah larut.
h. Hairdyer, digunakan untuk mengeringkan substat ITO.
i. Oven, digunakan untuk mengeringkan botol sintesis.
j. Botol sintesis, merupakan wadah dengan volume 20 mL.
k. Magnetic Stirrer, berfungsi sebagai pengaduk.
l. Furnace, digunakan untuk memanaskan substrat ITO yang telah di tumbuhkan bimetallic AgNO3, dengan suhu 4000C.
m. Neraca Timbangan, dikenal sebagai timbangan digital yang berfungsi untuk menimbang zat kimia yang akan digunakan.
n. UV Spektrophotometer, digunakan untuk mengetahui reflektan dan absorban dari substrat ITO yang telah ditumbuhakn bimetallic AgNO3.
o. ITO Glass Cutter, digunakan untuk memotong substrat ITO.
p. Decon, cotton bud dan brush, digunakan sebagai peralatan dalam pencucian botol sintesis dan substrat.
q. Multimeter, alat yang digunakan untuk menghitung resistansi ITO.
r. Twezzer dan spatula, digunakan untuk pengambilan zat kimia yang akan digunakan.
s. Masker, sebagai pelindung pernapasan.
t. Glove, digunakan sebagai pelindung tangan dari zat kimia.
2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu:
a. Perak Nitrat (AgNO3), merupak senyawa anorganik. Senyawa ini adalah senyawa paling serbaguna di antara senyawa perak lainnya, dan digunakan pada fotografi. Senyawa ini memiliki massa molar 169,87 gr/mol.
b. Asam Borak, senyawa ini memiliki rumus kimia H3BO3, dan ada dalam bentuk kristal tidak berwarna atau serbuk putih yang larut dalam air dan memiliki massa molar 61,83 gr/mol.
c. Dionized Water d. Aseton
e. Ethanol 95%
f. Potassium Titanyl Phosphate (KTP/KTiOPO4) g. Platinum Solution (Platisol)
C. Prosedur Penelitian
a. Kerangka Prosedur Penelitian
Persiapan
Persiapan Substrat Persiapan Larutan Doping
Furnace Sintesis TiO + AgNO
Persiapan Botol
3
0,04 M
Sintesis Platinum Sintesis Platinum
Spin Coater
Hot Plate
Pengulangan sebanyak 3x
Perakitan DSSC Konsentrasi Larutan
Proses
Annelling
0,5 Jam 1 Jam
2
Variasi Waktu
0,02 M 0,01 M 0,005 M 0,0025 M
Elektroda Kerja Elektroda Lawan
2 Jam 4 Jam 6 Jam
Gambar 3.1 Blok diagram kerangka prosedur penelitian
b. Persiapan
a. Persiapan Substrat
Dalam persiapan substrat ini, dibutuhkan alat dan bahan yaitu:
1) Substrat dengan ukuran 1,5 cm x 2 cm 2) Cotton bud
3) Gelas ukur 250 ml dan 500 ml 4) Ultrasonic Cleaner
5) Botol bersekat 6) Pinset
7) Petridis kaca 8) Aseton 9) Ethanol
Langkah dalam persiapan substrat ini adalah :
Gambar 3.2 Skema pembersihan substrat ITO
Pada persiapan substrat ini (lihat gambar 3.2), dimulai dengan memotong substrat dengan ukuran 1,2 cm x 1,2 cm. pemotongan substrat ini dilakukan dengan menggunakan ITO Glass Cutter.
Substrat yang telah dipotong, dibersihkan dengan menggunakan cotton bud yang telah dicelupkan ke dalam aseton. Substart yang telah dibersihkan akan dimasukkan ke dalam gelas ukur yang berisi aseton. Ambil substrat yang berada di dalam gelas ukur menggunakan pinset, pindahkan ke dalam botol bersekat. Isi botol bersekat yang telah di isi susbtrat dengan aseton.
Botol yang telah berisi substrat dan aseton kemudian di sonikasi dengan menggunakan Wise Clean Ultrasonic Bath selama 15 menit Kemudian ganti larutan aseton yang berda di dalam botol bersekat
dengan etanol dan sonikasi kembali selama 15 menit. Keluarkan substrat yang telah disonikasi dengan menggunakan pinset dan simpan di dalam petridis. Tutup petridis, kemudian keringkan dengan menggunakan hairdyer. Simpan substrat yang telah kering di dalam kotak penyimpanan. Pembersihan harus dilakukan dengan teliti dan bersih. Pembersihan substrat ini penting dilakukan karena akan berpengaruh pada proses sintesis AgNO3 yang akan ditumbuhkan pada substrat ITO.
b. Persiapan Botol
Dalam mempersiapkan botol ini, diperlukan alat dan bahan sebagai berikut:
Langkah untuk membersihkan botol yaitu sebagai berikut:
Gambar 3.3 Skema pembersihan botol sintesis
Bersihkan botol
Pada gambar 3.3, proses pembersihan botol sintesis dimulai dengan mencuci botol menggunakan sikat dan sabun. Botol yang telah dibersihkan di bilas dengan menggunakan air mengalir agar tidak ada sabun dan kotoran yang menempel. Botol yang telah bersih di isi dengan Dionized Water dan dilakukan sonikasi selama 15 menit dengan menggunakan Wise Clean Ultrasonic Bath. Buang Dionized Water yang terdapat di dalam botol dan ganti dengan aseton.
Kemudian sonikasi botol selama 15 menit dengan menggunakan Wise Clean Ultarsonic Bath.
Setelah botol melewati proses sonikasi, maka aseton yang ada di dalamnya akan dikeluarkan. Botol akan dikeringkan dengan menggunakan oven. Hal ini dilakukan agar botol bersih dari sisa aseton, untuk menghindari terjadinya kesalahan dalam proses sintesis. Botol yang telah dibersihkan ditutup rapat dan disimpan pada kotak penyimpanan, hal ini bertujuan untuk menghindari botol terkena debu ataupun sesuatu yang dapat membuat botol menjadi kotor. Botol yang telah dibersihkan sangat penting, karena didalam botol tersebut akan dilakukan proses sintesis AgNO3. Jika botol tidak bersih, maka hal itu akan mempengaruhi pada proses sintesis AgNO3.
c. Proses Sintesis
a. Proses Pembuatan Larutan Doping
Untuk melakukan proses sintesis substrat dan botol yang telah dibersihkan perlu digunakan. Pada proses sintesis TiO2 digunakan penambahan perak nitrat /AgNO3 (lihat Gambar 3.4). Doping AgNO3 yang digunakan yaitu berbentuk butiran-butiran kecil berwarna putih.
Gambar 3.4 Perak nitrat /AgNO3
Pada proses sintesis dilakukan untuk menumbuhkan nanopartikel AgNO3 dipermukaan ITO. Larutan sintesis dengan volume 11 mL yang dihasilkan dari campuran senyawa Ag.
M = n x ... (3.1) M = x ... (3.2) gram = ... (3.3) Dimana : M = konsentrasi larutan (Molar);
Mr = massa molekul relatif;
m = massa larutan (gram);
mL = volume larutan (liter).
Dalam penelitian ini, sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan cara mereduksi AgNO3 dengan H3BO3 dan KTP.
Penumbuhan nanopartikel AgNO3 dilakukan dengan variasi efek waktu dengan 6 tahapan yakni:
1) Tahap pertama adalah mempersiapkan lima buah botol sintesis yang telah diberi label yang berbeda. Botol sintesis yang digunakan dalam proses penumbuhan ini botol baru ataupun botol yang telah melalui tahapan pembersihan.
2) Tahapan kedua yaitu menghitung jumlah mol yang digunakan untuk doping AgNO3 dengan menggunakan rumus 3.1 sampai dengan 3.3. Dalam penelitian ini jumlah mol yang digunakan
untuk doping yaitu sebesar 0,02 mM. Massa relatif dari AgNO3
adalah 169,89.
m AgNO3 = (0,02 x 4 x 169,89) / 1000
= 0,0136 gram
3) Tahapan ketiga melakukan penimbangan massa untuk masing-masing bahan dengan menggunakan Digital Balance. Untuk massa AgNO3 yaitu 0,0136 gram, massa H3BO3 sebanyak 0,124 gram dan massa KTP sebanyak 0,6 gram.
4) Tahapan keempat adalah membuat larutan doping dengan ketentuan sebagai berikut, yaitu:
a) Sebanyak 0,0136 gr AgNO3 yang dicampurkan dengan 4 mL Dionized Water.
b) Sebanyak 0,124 gr H3BO3 yang dicampurkan dengan 20 mL Dionized Water.
c) Sebanyak 0,6 gr KTP yang dicampurkan dengan 20 mL Dionized Water.
5) Tahapan kelima adalah memasukkan substrat yang telah di bersihkan ke dalam botol dengan lapisan ITO menghadap ke atas.
6) Tahapan keenam yaitu divariasikan waktu penumbuhan dengan variasi 30 menit, 1 jam, 2 jam, 4 jam dan 6 jam.
Tabel 3.1 Variasi Waktu Penumbuhan Nanopartikel AgNO3
No Sampel KTP AgNO3 H3BO3 Waktu
1 Sampel 1 5 mL 1 mL 5 mL 30 Menit
2 Sampel 2 5 mL 1 mL 5 mL 1 jam
3 Sampel 3 5 mL 1 mL 5 mL 2 jam
4 Sampel 4 5 mL 1 mL 5 mL 4 jam
5 Sampel 5 5 mL 1 mL 5 mL 6 jam
b. Proses Penumbuhan
1) Masukkan H3BO3 sebanyak 5 mL kedalam botol yang berisi substrat. Masukkan juga larutan KTP sebanyak 5 mL. Dan terakhir masukkan larutan AgNO3 sebanyak 1 mL. Kemudian rendam di dalam Wise Bath dengan suhu 800C.
2) Pada tahap kelima adalah mengeluarkan substrat yang di ditumbuhkan AgNO3 dan memasukkannya ke dalam petridis yang telah disediakan, dan lakukan pengeringan dengan menggunakan Hairdyer.
3) Pada tahapan terakhir yaitu melakukan Uneling ke substart yang telah di tumbuhkan AgNO3 selama 8 jam dengan suhu 4000C.
b. Sintesis Platinum
Sintesis platinum ini menggunakan metode spin coating.
Substrat yang telah bersih diletakkan di atas Spin Coatter dan kemudian di tetesi 1 mL platisol. Kemudian diputar dengan kecepatan 1500 rpm. Kemudian di dimasukkan ke dalam petridis yang telah dibungkus dengan alumunium foil dan di panaskan di atas Hot plate selama 15 menit.
Proses ini dilakukan sebanyak 3 kali untuk mendapatkan lapisan platinum yang tebal. Setelah itu dilakukan Annealing di Furnace selama 1 jam dalam suhu 4000C.
D. Preparasi Sampel
Tahap awal dari preparasi sampel DSSC dilakukan dengan memotong substrat ITO dengan ukuran 1,2 x 1,2 cm. Untuk memotong substrat ITO ini, digunakan ITO Glass Cutter System dengan model ZHKV-DT300. Kemudian substrat dibersihkan dengan langkah seperti pada gambar 3.1 (Skemap
Tahap awal dari preparasi sampel DSSC dilakukan dengan memotong substrat ITO dengan ukuran 1,2 x 1,2 cm. Untuk memotong substrat ITO ini, digunakan ITO Glass Cutter System dengan model ZHKV-DT300. Kemudian substrat dibersihkan dengan langkah seperti pada gambar 3.1 (Skemap