TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Dye Sensitized Solar Cell 1 Umum
2.3.6 Perakitan DSSC
2.3.6.1Persiapan Substrat
Terlebih dahulu substrat kaca dipotong sesuai dengan ukuran sel surya yang diinginkan. Gores kaca dengan glass cutter di bagian kaca yang tidak ada lapisan TCO nya. Jangan potong di bagian kaca yang ada lapisan TCOnya karena akan merusak sebagian lapisan TCO. Pakai bantuan penggaris untuk membuat goresan di kaca (Martineau,2011).
Substrat harus ditangani dengan hati-hati seperti halnya untuk perangkat optik untuk menghindari goresan pada permukaan. Sebelum substrat dilapisi dengan TiO2 atau karbon substrat kaca ditempatkan di dalam wadah bersih dan substrat direndam dalam larutan 2-propanol atau ethanol selama 5 menit. Setelah pembersihan selesai substrat dikeluarkan dari wadah dan biarkan terlebih dahulu hingga semua pelarut menguap.
Jika kaca konduktif komersil seperti FTO dan ITO tidak tersedia maka kaca preparat (soda lime) biasa dapat digunakan dengan mendekomposisikan
layer konduktif SnO2 yang diberi dopant Anthimony (Sb). Caranya dengan
menyemprotkan secara berlapis-lapis larutan tin oksida ke permukaan kaca preparat yang telah dipanaskan pada temperatur 450-5500C (Handini, 2008).
2.3.6.2Persiapan Larutan TiO2 dan Counter Elektroda
Larutan TiO2 yang digunakan untuk melapisi elektroda dibuat dari campuran bubuk TiO2 (ukuran partikel rata-ratanya adalah 25 nanometer) dan air suling, 2- propanol sebagai pelarut dan asam asetat glacial. Berbagai pelarut (etanol dan aseton) telah digunakan pada rasio yang berbeda dengan air suling dengan pelarut menunjukkan hasil yang optimal. Asam asetat membantu untuk mengurangi resistansi seri dari lapisan TiO2 dan meningkatkan penyerapan zat pada permukaan partikel TiO2
Mawyin (2009) menyebutkan ada tiga teknik yang berbeda digunakan untuk deposit lapisan elektroda-karbon. Pertama, substrat dilapisi dengan jelaga yang dihasilkan oleh lilin. Kedua, grafit dari pensil. Dan yang terbaik adalah
counter elektroda dari platina, yang dapat dilihat pada gambar 2.13.
Gambar 2.13 Beberapa cara mempersiapkan counter elektroda (sumber David Martineau, 2011)
2.3.6.3Deposisi Lapisan Elektroda dan Counter Elektroda
Beberapa teknik yang dapat dipakai dan disesuaikan dengan larutan TiO2 yang
dibuat agar menghasilkan lapisan yang seragam. Bebrapa teknik tersebut sebagai berikut :
a. Doctor Blade
Teknik ini adalah teknik yang paling sering digunakan. Pertama kali yang harus dilakukan adalah membentuk bingkai area TiO2 yang akan dideposisikan pada
substrat dengan menggunakan scotch tape yang akan mengontrol ketebalan dari TiO2. Kemudian dengan menggunakan rod glass untuk meratakan TiO2 pada
substrat, mulai dari ujung bingkai. Karena ketebalan dari TiO2 bergantung pada
jumlah cairan yang dideposisikan pada substrat dan gerakan rod glass. Biasanya lapisan lebih tebal di tempat pertama kali kita mengaplikasikan cairan.
Gambar 2.14 Doctor-blade technique (sumber : David Martineau, 2011) b. Electro-spinning
Teknik ini berusaha untuk mendeposisikan lapisan pada luas permukaan TiO2
yang cukup lebar menggunakan alat yang disebut electrospinning.
Electrospinning terdiri dari jarum suntik yang mengandung bahan yang akan disimpan dan mounting plate yang menjadi target yang akan dilapisi. Target dan jarum suntik yang terhubung ke sumber tegangan yang akan menciptakan
electropotential. Perbedaan antara alat suntik dan mounting plate di kisaran 1000 volt. Ketika cairan di dalam jarum suntik secara perlahan dipompa keluar, larutan akan terdorong dengan kecepatan tinggi menuju target karena adanya medan listrik.
Gambar 2.15 Electro-spinning technique
c. Screen Printing
Setelah bekerja dengan teknik sebelumnya masalah yang paling penting yang harus dipecahkan adalah keseragaman ketebalan coating. Catatan beberapa perusahaan komersial telah mengembangkan fabrikasi skala industri untuk sel surya organik, teknik produksi yang digunakan untuk memproduksi sel-sel ini dengan mengekstruksi lapisan TiO2 melalui mesh (saringan) dengan ukuran
diameter pori yang sangat kecil. TiO2 dipaksa melalui mesh (saringan) dengan
alat penekan squeegee.
Teknik ini tidak hanya digunakan dalam pembuatan sel surya organik tetapi juga telah diuji dengan jenis photovoltaic lain sebagaimana dilakukan oleh perusahaan Matshusita Jepang dengan film tipis sel surya CdTe. Bebrapa manfaat dari teknik ini adalah kesederhanaan prosedur, kemampuan untuk deposit lapisan TiO2 pada susunan substrat pada saat yang bersamaan, seperti terlihat pada
Gambar 2.16.
Gambar 2.17 Screen printing technique
d. Cold Spraying
Teknik terakhir yang menghasilkan hasil yang paling konsisten adalah variasi dari proses deposisi yang telah digunakan sebelumnya. Teknik ini terdiri dari lukisan permukaan substrat konduktif dengan menggunakan sikat udara. Perangkat cold spraying terdiri dari pistol penyemprotan dengan nozzle yang berfungsi untuk menembakkan TiO2 pada substrat, yang didorong dengan udara terkompresi
sehingga jumlah udara yang datang dari nozzle dapat dikontrol sehingga laju aliran dapat stabil. Sebuah faktor penting untuk dipertimbangkan adalah rasio dari pelarut (misalnya 2-propanol) dengan TiO2. Pelarut yang terdapat dalam larutan
akan menguap dalam perjalanan menuju target. Oleh karena itu,jumlah pelarut dalam larutan (TiO2) harus lebih banyak dibandingkan dengan teknik doctor- blade, dalam rangka menghindari gumpalan partikel (Mawyin, 2009).
2.3.6.4Annealing dan Sintering Titania Elektroda
Elektroda yang telah dideposisikan nanopartikel TiO2 pada permukaannya,
kemudian disintering. Proses ini bertujuan membentuk kontak dan adhesi yang baik antara larutan dengan substrat kaca TCO. Temperatur annealing tidak terlalu tinggi untuk mengubah fase dari TiO2 nano-partikel (anatase) yang digunakan
dalam lapisan. Temperatur annealing yang lazim digunakan untuk elektroda adalah ~5000C dan untuk counter-elektroda ~4500C. Sintering elektroda dapat menggunakan oven, atau kompor listrik dengan pengatur suhu.
2.3.6.5Ekstraksi Dye dan Pewarnaan Titania Elektroda
Dye dapat diperoleh inorganic dye dan organic dye. Organic dye dapat diperoleh dari tumbuhan atau buah yang menggunakan antocyanin yang kemudian diambil ekstraknya dan dicampurkan dengan methanol dan air untuk mendapatkan dye
yang murni. Untuk inorganic dye dapat diperoleh dari perusahaan-perusahaan perakitan solar sel.
Ketika Titania elektroda sudah mencapai suhu kamar, proses pewarnaan dapat dilakukan. Biasanya dicelupkan ke dalam dye selama beberapa menit atau setengah jam. Semakin elektroda dicelupkan maka akan semakin baik pewarnaan pada elektroda (Martineau, 2011).
2.3.6.6Menumpuk Elektroda dan Penambahan Elektrolit
Langkah terakhir dalam perakitan DSSC adalah menyatukan elektroda yang telah disiapkan terlebih dahulu. Substrat elektroda dan counter-elektroda dilekatkan bersama-sama dengan offset untuk membiarkan daerah yang telah dilapisi dari sisi konduktif substrat sebagai kontak listrik. Substrat digabungkan bersama-sama menggunakan binder klip, klip diposisikan dekat dengan tepi untuk membiarkan jumlah maksimum cahaya di dalam sel. Kemudian teteskan elektrolit pada permukaan antara substrat. Tunggu 15 menit agar elektrolit diserap dengan sempurna di dalam substrat, dan solar sel pun siap diuji.