commit to user
SINTESA TITANIUM DIOXIDE (TiO
2) UNTUK
DYE-SENSITIZED SOLAR CELL DENGAN
ANTOSIANIN BUNGA ROSELLA (Hibiscus sabdariffa)
Disusun oleh :
ELSA AYU ADHITYA M0209020
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
Sintesa Titanium Dioxide (TiO2) Untuk Dye-Sensitized Solar
Cell Dengan Antosianin Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa)
Yang ditulis oleh: Nama NIM
: Elsa Ayu Adhitya : M0209020
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada: Hari
Tanggal
: Selasa
: 3 September 2013
commit to user iii
PERNYATAAN KEASLIAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “Sintesa
Titanium Dioxide (TiO2) Untuk Dye-Sensitized Solar Cell Dengan Antosianin
Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa)” adalah hasil kerja saya atas arahan
pembimbing 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 di Perguruan Tinggi lainnya, jika ada maka telah dituliskan di daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terima kasih. Isi skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, September 2013
commit to user iv
MOTTO
Katakanlah, “Dialah Allah Yang Maha Esa.” Allah adalah tempat
Bergantung semua urusan. Dia tidak melahirkan dan dilahirkan. Dan tidak ada
Satupun yang setara dengan-Nya.
(QS. Al-Ikhlas : 1-4)
A person who never made a mistake never tried anything new
(Albert Einstein)
Education is the most powerful weapon
which you can use to change the world
commit to user v
PERSEMBAHAN
Dengan segenap penuh rasa syukur kepada Allah SWT
Karya dengan penuh perjuangan dan kesabaran
Kupersembahkan karya ini kepada :
Ibu dan Babe Tercinta
Dian Alphilia, Shaleh Nugraha dan Rafa Naira Dosen Pembimbing Skripsi & Akademik Rekan Laboratorium Material Fisika UNS Teman-teman Seperjuangan Fisika 2009 (COMPTON)
commit to user vi
SINTESA TITANIUM DIOXIDE (TiO2) UNTUK
DYE-SENSITIZED SOLAR CELL DENGAN
ANTOSIANIN BUNGA ROSELLA (Hibiscus sabdariffa)
ELSA AYU ADHITYA
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
ABSTRAK
Sintesa Titanium Dioxide (TiO2) untuk Dye Sensitezed Solar Cell (DSSC)
dengan antosianin bunga rosella (Hibiscus sabdariffa) telah dilakukan
menggunakan metode sol-gel. Lapisan semikonduktor merupakan bagian yang
penting dari DSSC yang dapat memberikan daerah serapan tinggi untuk penyerapan dye sehingga arus yang dihasilkan semakin tinggi. Pada penelitian ini
TiO2 disintesa dengan variasi kecepatan putar (300 rpm, 400 rpm dan 500 rpm)
dan suhu kalsinasi (400°C, 500°C dan 600°C). DSSC dibentuk dengan struktur
sandwich, dimana dua elektroda mengapit elektrolit. Elektroda kerja berupa
lapisan TiO2 pada substrat kaca Fluorine doped Tin Oxide (FTO) disensitisasi
dengan dye antosianin. Elektroda lawan merupakan lapisan karbon pada kaca
FTO. Sel yang difabrikasi mempunyai luas 1,5 cm2, sel direndam dalam dye
antosianin dengan memvariasi waktu perendaman selama 24 jam dan 48 jam. Karakterisasi menggunakan metode sinar-X memperlihatkan sampel memiliki fase rutile dan anatase. Pengukuran absorbansi dye dilakukan Spektrofotometer
UV-Visible Lambda 25. Hasil pengukuran memperlihatkan absorbansi terjadi pada panjang gelombang 440 - 620 nm. Efisiensi sel diukur dengan I-V meter
Keithley untuk perendaman 24 jam dan 48 jam. Efisiensi DSSC tertinggi sebesar 0,0221(4)% yang menggunakan TiO2 I pada perendaman dye 48 jam.
Kata kunci: Titanium Dioxide, Dye Sensitized Solar Cell, Rosella,
commit to user vii
SYNTHESIS OF TITANIUM DIOXIDE (TiO2) FOR
DYE-SENSITIZED SOLAR CELL WITH
ANTHOCYANIN ROSELLA (Hibiscus sabdariffa)
ELSA AYU ADHITYA
Physics Department, Faculty of Mathematic and Natural Science Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
Synthesis of Titanium Dioxide (TiO2) for Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
with anthocyanin rosella (Hibisccus sabdariffa) has succesfully been done using
sol-gel technique. The semiconductor layer is a very important part of the DSSC since it gives a high surface area for dye absorption which gives rise to high currents. In this study, TiO2 was synthesized with rotational speed variations (300
rpm, 400 rpm and 500 rpm) and calcination temperatures (400°C, 500°C and 600°C). DSSCs were formed structurally two electrodes sandwiched the electrolyte. The working electrode is TiO2 layer coating on a Fluorine doped Tin
Oxide (FTO) glass substrat and sensitified with anthocyanin dye. A counter electrode is carbon coating on the FTO. The fabricated solar cells have an area of 1.5 cm2, soaked in the anthocyanin dye for 24 hours and 48 hours. The sample was characterised with X-ray diffraction method. The x-ray diffractogram indicates that the sample possesses rutile and anatase phase. The dye absorption measuring using Spektrofotometer UV-Visible Lambda 25 showed the absorption occurs in the range 440-620 nm. The efficiencies of the solar cells measured by I-V meter Keithley for 24 and 48 hours soaking. The highest efficiency of the DSSC using TiO2 I is 0,0221(4)% immersion dye in 48 hours.
commit to user viii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kepada Allah SWT atas semua limpahan nikmat, rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyeleseaikan penulisan skripsi. Sholawat dan salam senantiasa penulis haturkan kepada rosulullah, nabi Muhammad SAW yang telah menjadi panutan serta suri tauladan umatnya.
Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar sarjana sains ini penulis beri judul “Sintesa Titanium Dioxide (TiO2) Untuk
Dye-Sensitized Solar Cell Dengan Antosianin Bunga Rosella (Hibiscus
sabdariffa)”. Hasil skripsi ini merupakan kebahagiaan tersendiri bagi penulis.
Skripsi ini dapat terselesaikan atas bantuan beberapa pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan skipsi ini dalam keadaan suka maupun duka. Atas bantuannya yang sangat besar selama proses pengerjaan skripsi ini, ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada:
1. Bapak Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc (Hons), Ph.D, selaku Pembimbing I serta Pembimbing Akademik yang telah memberikan motivasi, bimbingan serta saran dalam penyusunan skripsi ini.
2. Bapak Drs. Suharyana, M.Sc., selaku Pembimbing II.
3. Bapak, Ibu dosen serta Staff di Jurusan FISIKA FMIPA UNS.
4. Ibu dan Babe, atas semua kasih sayang dan kesabaran dalam mendidik.
5. Rekan kerja Laboratorium Material Fisika: Mas Fredicha, Tira, Riana, Nafiah, Ain, Mbak Nia, Mbak Nita, Mbak Dewi dan Mas Boisandi.
6. Rian R. Wahyuningrum, Reza Devianta , Satria Kinayung dan Silvia Setyowati yang selalu memberi semangat.
7. Rekan-rekan Fisika FMIPA UNS.
commit to user ix
HALAMAN PUBLIKASI
Sebagian dari skripsi saya yang berjudul “Sintesa Titanium Dioxide (TiO2)
Untuk Dye-Sensitized Solar Cell Dengan Antosianin Bunga Rosella (Hibiscus
sabdariffa)” telah :
1. Dipresentasikan di : Annual Conference-HFI JTY 2013 “Innovation Synergy for Improving National Competitiveness” Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret University, Surakarta, 22-23 Maret 2013.
2. Diterima di : Indonesian Journal of Applied Physics (IJAP) Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, yang diterbitkan pada Oktober 2013/ Vol 3/ No.2/ dengan judul “Sintesa Titanium Dioxide (TiO2) Untuk Dye-Sensitized
commit to user
PERNYATAAN KEASLIAN ... iii
MOTTO ... iv
PERSEMBAHAN ... v
ABSTRAK ……..……….. vi
ABSTRACT ……….. vii
KATA PENGANTAR ……….. viii
HALAMAN PUBLIKASI ... ix
DAFTAR ISI ……… x
2.2.2. Dye Antosianin Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa) ... 10
2.2.3. Elektrolit ... 12
2.2.4. Counter Elektrode ... 12
2.2.5. Fluorine doped Tin Oxide ... 12
2.3. Kinerja DSSC ...……….……….….. 13
commit to user
3.3.4. Ekstraksi Antosianin Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa)… 22 3.3.5. Preparasi Lapisan Carbon ……..………. 22
3.3.6. Preparasi Elektrolit ... 22
3.3.7. Fabrikasi DSSC ... 23
3.4. Analisa Data ... 23
3.4.1. Karakterisasi Absorbansi Dye Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa) dan Absorbansi Lapisan TiO2 pada kaca FTO yang Telah Direndam dalam Dye ... 23
3.4.2. Karakterisasi Struktur Kristal dan Ukuran Kristal TiO2 ... 24
3.4.3. Karakterisasi Arus dan Tegangan DSSC ... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .………. 26
4.1. Karakterisasi Bubuk TiO2 dengan X-Ray Diffraction (XRD) ...… 26
4.2. Karakteristik Absorbansi Dye Antosianin Bunga Rosella ... ... 30
4.3. Karakteristik Arus-Tegangan Sel Surya dengan I-V meter Keithley .. 31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …..………. 35
5.1. Kesimpulan ……… 35
5.2. Saran………... 35
DAFTAR PUSTAKA ………... 36
commit to user xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Perbandingan Sifat TiO2 Untuk Fase Rutile dan Anatase ...….. 10
Tabel 3.1. Sampel TiO2 dengan Variasi Kecepatan Putar dan Suhu Kalsinasi …... 21
Tabel 3.2. Skala Spektrum Cahaya Tampak ……….... .. 24
Tabel 4.1. Hasil Analisa Ukuran Kristal TiO2………...……....……….. 30
Tabel 4.2. Hasil Analisis Parameter Kisi dan pada bubuk TiO2 ..…... 30
commit to user xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Prinsip Kerja DSSC ……….. 9
Gambar 2.2. Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa) ...……….. 11
Gambar 2.3. Kurva Karakteristik Sel Surya ... 13
Gambar 2.4. Difraksi Sinar-X pada Kristal ...….……… 15
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ... 20
Gambar 3.2. Spektrofotometer UV-Vis Lambda 25 ... 23
Gambar 3.3. I-V meter Keithley 2400 Source Meter... 26
Gambar 4.1. Karakterisasi bubuk TiO2 I, II dan III ... 27
Gambar 4.2. Karakterisasi bubuk TiO2 IV, V dan VI ... 27
Gambar 4.3. Karakterisasi bubuk TiO2 VII, VIII dan IX ... 28
Gambar 4.4. Karakterisasi bubuk TiO2 sampel 1 ... 29
Gambar 4.5. Spektrum Absorbansi dye bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa) ... 31
Gambar 4.6. Kurva I-V sampel I dengan variasi perendaman 24 jam ... .. 32
commit to user
= Absortivitas untuk panjang gelombang tertentu lt mol-1.cm-1
c = Konsentrasi sampel mol lt-1
b = Ketebalan sampel cm
a = Koefisien absorbsi mm-1
= Transmitansi
I = Intensitas cahaya yang keluar tiap sampel W/m2
= Selisih panjang lintasan nm
commit to user xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1 Database JCPDS Kristal TiO2 Fase Anatase dan Rutile ………. 40
Lampiran 2 Hasil Karakterisasi bubuk TiO2 sampel II sampai IX ... 41 Lampiran 3 Data Ukuran Kristal TiO2 Pada Sampel I ...……….. 45
Lampiran 4 Data Parameter Kisi Untuk Fase Anatase dan Rutile pada
Sampel IV ...……….. 46 Lampiran 5 Hasil Karakterisasi I-V meter sampel II sampai IX ... 48 Lampiran 6 Data Pengukuran Arus (I) dan Tegangan (V) DSSC
