commit to user
Pengaruh Penambahan Silika Abu Sekam Padi pada Katalis
Karbon Terhadap Kinerja DSSC
Disusun Oleh : Fitria Ratna Sari
M0211032
SKRIPSI
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2016
commit to user
ii
Pengaruh Penambahan Silika Abu Sekam Padi pada Katalis
Karbon Terhadap Kinerja DSSC
Disusun Oleh : Fitria Ratna Sari
M0211032
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian Persyar atan mendapatkan gelar Sarjana Sains
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2016
commit to user
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Pengaruh Penambahan Silika Abu Sekam Padi pada Katalis Karbon Terhadap Kinerja DSSC
Diusulkan oleh: Fitria Ratna Sari
M0211032
Telah disetujui oleh
Pembimbing I
Nama : Dr. Eng. Risa Suryana, M.Si Tanggal 3 / 9 / 2016 NIP : 19710831 200003 1 005
Pembimbing II
Nama : Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si Tanggal 5 / 9 / 2016 NIP : 19711211 199702 2 001
commit to user
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul: Pengaruh Penambahan Silika Abu Sekam Padi pada Katalis Karbon Terhadap Kinerja DSSC
Yang ditulis oleh
Nama : Fitria Ratna Sari
NIM : M0211032
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada
Hari :
Tanggal :
Dewan Penguji 1. Ketua Penguji
Dr. Eng Kusumandari, M.Si
NIP. 198105182005012002 ………
2. Sekertaris Penguji
Drs. Hery Purwanto M.Sc.
NIP.19590518 198703 1 002 ………
3. Anggota Penguji I
Dr. Eng. Risa Suryana, M.Si
NIP.19710831 200003 1 005 ………
4. Anggota Penguji II
Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si
NIP.19711211 199702 2 001 ………
Disahkan pada tanggal………. Oleh
Kepala Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dr. Fahru Nurosyid, M.Si NIP.19721013 200003 1 002
commit to user
v
HALAMAN PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi Skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA ABU SEKAM PADI PADA KATALIS KARBON TERHADAP KINERJA 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 perguruan tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis dibagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta,
commit to user
vi
HALAMAN MOTTO
Sebaik-baik manusia ialah ia yang bermanfaat untuk orang lain
Dan berbuat baiklah (kepada orang lain) sebagaimana Allah telah berbuat baik kepadamu
(QS. Al-Qashash:77)
Barang siapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu adalah untuk dirinya sendiri
(Al-Ankabut:6)
If you fall a thousand times, stand up millions of times because you do not know how close you are to success
commit to user
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan untuk: Ibu dan Bapak Tercinta
Kakakku Galih Ratna Utama Tersayang Kakakku Sulastri Atminingsih
Alamamater Kebanggaanku Indonesia Negeriku
commit to user
viii
Pengaruh Penambahan Silika Abu Sekam Padi pada Katalis Karbon Terhadap Kinerja DSSC
Fitria Ratna Sari Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC) terdiri dari Transparant Conductive Oxide (TCO), semikonduktor oksida, dye, elektrolit dan katalis. Penelitian sebelumnya menggunakan Fluorine-doped Tin Oxide (FTO) sebagai TCO, TiO sebagai semikonduktor oksida, Ⱦ-carotene sebagai dye, I dan KI sebagai pasangan elektrolit dan karbon sebagai katalis. Pada penelitian ini, katalis karbon akan ditambah dengan silika (SiO). SiO berasal dari abu sekam padi. Pengujian abu sekam padi dengan X-Ray Flourescence (XRF) memperlihatkan bahwa 82,12% adalah SiO. Absorbansi ekstrak wortel di uji dengan Ultra Violet Visible (UV-Vis) spektroskopi menunjukkan puncak pada 457nm dan 486nm. Puncak tersebut menjelaskan karakteristik Ⱦ-carotene. Dari pengamatan Scanning Electron Microscopy (SEM), katalis karbon berbentuk lempengan-lempengan. Pengukuran kinerja DSSC dengan I-V meter menunjukkan bahwa terjadi peningkatan dari 1,0 x 10LJ; % dengana hanya katalis karbon menjadi 2,3 x 10LJ; % dengan penambahan katalis silika. Hal ini disebabkan bahwa penambahan silika akan lebih mempercepat penarikan elektron menuju elektrolit. Silika berfungsi sebagai penyangga atau pembawa muatan dalam katalis heterogen.
commit to user
ix
Effect of Rice Husk Abu Silica Addition on Carbon Catalyst Performance Against DSSC
FitriaRatna Sari Physics Department
Faculty of Mathematics and Natural Sciences Universitas Sebelas Maret
ABSTRACT
Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC) is composed of Transparent Conductive Oxide (TCO), semikonductor oxides, dyes, electrolytes, and catalyst. Previous researches, we used Fluorine-doped Tin Oxide (FTO) as TCO, TiO as semiconductor oxide, Ⱦ-carotene as dye, I and KI as electrolyte, and carbon as catalyst. In this research, the carbon catalyst will be mixed by silica. Silica is exptracted from rice husk ash. Measurement on rice husk ash using X-Ray Flourescence (XRF) showed that the largest composition is silica (82,12%). Absorbance of extracted carrot using Ultra Violet Visible spectroscopy indicated that absorption peaks at 457nm and 486nm, it is characteristion of Ⱦ-carotene. Scanning Electron Microscopy (SEM) observed that carbon catalyst formed plates. I-V measurements are performed to determine performances of DSSC. Adding silica into carbon catalyst will increase the performance from 1.0 x 10LJ;% to 2.3 x 10LJ;%. It is considered that silica play role as buffer or charges carrier in heterogen catalyst so that attraction of electron towards electrolytes will be accelerated.
commit to user
x
KATA PENGANTAR
Penulis mengucapkan puja dan puji syukur kehadirat Allah SWT karena dengan limpahan rahmat, hidayah dan inayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan baik. Sholawat serta Salam tidak lupa penulis panjatkan kepada Rosulullah SAW. Laporan Skripsi yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA ABU SEKAM PADI PADA KATALIS KARBON TERHADAP KINERJA DSSC “ merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains di Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pada penulisan laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak agar dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan baik. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan banyak terimakasih kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan kesehatan sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan Skripsi.
2. Nabi Muhammad SAW yang telah menjadi suri tauladan bagi seluruh umat. 3. Kedua orang tua dan keluarga besar yang telah memberikan doa dan dukungan
baik dukungan secara materi dan dukungan secara moril.
4. Bapak Risa Suryana selaku pembimbing pertama dan pembimbing akademik yang selalu membimbing dan memberikan arahan dengan sabar.
5. Ibu Sayekti Wahyuningsih selaku pembimbing kedua yang memberi bimbingan dan saran.
6. Ibu Utari yang selalu memberikan semangat untuk menyelesaikan Skripsi ini. 7. Bapak Fahru Nurosyid selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNS yang
telah mengesahkan laporan Skripsi penulis.
8. Seluruh Dosen Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta yang memberikan ilmunya sehingga penulis mampu memahami dalam perkuliahan.
9. Bapak Suyanto dan Zainal Abidin R. A yang selalu memberikan dukungan serta doa.
commit to user
xi
10. Dinasti Dwi Pratiwi dan Istiqomah yang selalu membantu dan memberikan dukungannya.
11. Teman-teman Laboratorium Material Program Studi Fisika FMIPA UNS yang telah membantu dalam penelitian.
Semoga seluruh doa, kebaikan dan pertolongan dari semuanya mendapatkan balasan yang terbaik dari Tuhan Yang Maha Esa. Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih dan mohon maaf apabila dalam Laporan Skripsi terdapat banyak kekurangan. Kekurangan terdapat pada penulis, kesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa. Semoga Laporan Skripsi dapat bermanfaat bagi seluruh pihak yang membutuhkan. Amin
Surakarta,
commit to user
xii
HALAMAN PUBLIKASI
Sebagian Skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN SILIKA ABU SEKAM PADI PADA KATALIS KARBON TERHADAP KINERJA
DSSC” akan dipublikasikan di Repository Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret.
commit to user xiii DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL……… i HALAMAN PERSETUJUAN……… ii
HALAMAN PENGESAHAN………. iii
HALAMAN PERNYATAAN………. iv
HALAMAN MOTTO………. v
HALAMAN PERSEMBAHAN………... vi
HALAMAN ABSTRAK………... vii
HALAMAN ABSTRACT……… viii
KATA PENGANTAR………. ix
HALAMAN PUBLIKASI………... xi
DAFTAR ISI……… xiii
DAFTAR TABEL……… xv
DAFTAR GAMBAR……… xv
DAFTAR SIMBOL……….. xvii
LAMPIRAN……….. xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah………. 1
1.2. Batasan Masalah………. 2
1.3. Rumusan Masalah………. 2
1.4. Tujuan Penelitian……… 3
1.5. Manfaat Penelitian……….. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Gambaran Umum Silika Sekam Padi………. 4
2.1.1.Sekam Padi.……… 4
2.1.2.Silika……….. 4
2.2.Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)………... 4
2.2.1.Material DSSC..……….. 4 2.2.1.1. Substrat……… 5 2.2.1.2. Elektroda………. 5 2.2.1.3. Elektrolit………. 6 2.2.1.4. Katalis………... 6 2.2.1.5.Dye……….. 8
2.2.2. Metode Deposisi Lapisan pada DSSC………... 8
2.3.X-Ray Flourescence (XRF)..……… 8
2.4. IV-Meter……….……… 10
2.5. Spektroskopi UV-VIS………..……..………... 11
2.6.Scanning Electron Microscope(SEM)…..……….. 11
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Pelaksanaan……….……… 13
3.1.1. Tempat Pelaksanaan………... 13
3.1.2. Waktu Pelaksanaan………. 13
3.2. Alat dan Bahan………... 13
commit to user
xiv
3.2.2. Bahan Penelitian……….….. 14
3.3. Prosedur Penelitian………... 15
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan………. 16
3.3.2.Konfirmasi Kandungan Silika Abu Sekam Padi………….. 16
3.3.3. Pemisahan Silika Abu Sekam Padi.……….. 16
3.3.4. Ekstraksi Wortel………... 16
3.3.5.Pembuatan Elektroda Lawan………..…. 16
3.3.6. Pembuatan Elektrolit………. 16
3.3.7. Pembuatan Pasta TiO……….. 17
3.3.8. Pembuatan Prototipe DSSC……….. 17
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Sekam Padi dengan Uji XRF……… 18
4.2. Karakterisasi Sifat Optik Absorbansi Dye Ekstrak Wortel……... 19
4.3.Analisa Permukaan dengan SEM……… 20
4.4. Karakterisasi Sifat Listrik DSSC……… 21
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.Kesimpulan………. 24
5.2.Saran……… 24
commit to user
xv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kandungan Kimia Abu Sekam Padi
dengan XRF……….. 19 Tabel 4.2 Nilai Karakteristik I-V DSSC………. 22
commit to user
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Prinsip Kerja DSSC……… 5
Gambar 2.2 Prinsip Kerja XRF……….. 9
Gambar 2.3 Karakterisasi Kurva I-V DSSC……….. 10
Gambar 2.4 Prinsip Kerja UV-Vis….………. 11
Gambar 2.5 Skema Prinsip Kerja SEM………... 12
Gambar 3.1 Metodologi Penelitian……… 15
Gambar 3.2 Prototipe DSSC……….. 17
Gambar 4.1 Perubahan Jerami Padi Setelah Proses Pembakaran…... 18
Gambar 4.2 Spektrum Absorbansi Hasil Ekstraksi Wortel……… 20
Gambar 4.3 Morfologi (a) Grafit Pensil 2B dan (b) Silika Karbon…….. 21
Gambar 4.4 Karakteristik Kurva I-V dengan hanya (a) C, dan (b) rasio Si:C 1:2..………...…….. 22
commit to user
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
Voc Isc FF Imaks Vmaks Ʉ Ʉ Pout Pin Pmaks A I ɉɉ
Tegangan Open Circuit Arus Short Circuit Fill Factor Arus Maksimum Tegangan Maksimum Efisiensi Daya Keluaran Daya Masukan Daya Maksimum Luasan Intensitas Cahaya Panjang Gelombang Volt (V) Ampere (A) -Ampere (A) Volt (V) Persen (%) Watt (W) Watt (W) Watt (W) Meter;(m;) Watt/m;(W/m;) Meter (m)
