• Tidak ada hasil yang ditemukan

FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN CO-DOPING Zn DAN Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC).

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN CO-DOPING Zn DAN Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)."

Copied!
12
0
0

Teks penuh

(1)

commit to user

i

FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN CO-DOPING Zn DAN

Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

Dharmanto NIM. S951208003

MAGISTER TEKNIK MESIN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(2)

commit to user

HALAMAN PENGESAHAN

FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN CO-DOPING Zn DAN

Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

TESIS

Disusun oleh:

Dharmanto

NIM. S951208003

Komisi Pembimbing

Nama Tanda Tangan Tanggal

Pembimbing I Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T. 14 Agustus 2014 NIP 1974090222001121002

Pembimbing II Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. 14 Agustus 2014 NIP 197504111999031001

Telah dinyatakan memenuhi syarat pada tanggal 14 Agustus 2014

Ketua Program Studi Magister Teknik Mesin Program Pascasarjana UNS

(3)

commit to user

FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN CO-DOPING Zn DAN

Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

TESIS

Disusun oleh:

Dharmanto

NIM. S951208003

Tim Penguji

Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal

Ketua Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., Ph.D. NIP 197007201999031001

14 Agustus 2014

Sekretaris Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. 14 Agustus 2014 NIP 197106151998021002

(4)

commit to user

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa :

1. Tesis yang berjudul : “FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN

CO-DOPING Zn DAN Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” ini

adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta tidak terdapat karya

ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk rnernperoleh gelar akademik

serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh

orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah ini dan

disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila di kemudian hari

terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima

sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan (Permendiknas No 17,

tahun 2010)

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah lain

harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs UNS

sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester

(enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi dari

sebagian atau keseluruhan tesis ini, maka Prodi Magister Teknik Mesin UNS

berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi

Magister Teknik Mesin UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari

ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang

berlaku.

Surakarta, 14 Agustus 2014

Mahasiswa,

(5)

commit to user

Dharmanto, NIM: S951208003, 2014. FABRIKASI HOLLOW FIBERS TiO2

DENGAN CO-DOPING Zn DAN Fe PADA DYE-SENSITIZED SOLAR CELL

(DSSC). Komisi Pembimbing I: Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T. Pembimbing II: Dr.

Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. Tesis Program Studi Magister Teknik Mesin. Program Pascasarjana. Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk membuat hollow fibers TiO2 yang didoping Zn,

Fe, dan Zn-Fe yang digunakan untuk meningkatkan kinerja dari dye-sensitized solar cell. Fabrikasi semikonduktor hollow fibers TiO2 dengan menggunakan teknik

co-axial electrospinning, dengan larutan sheath menggunakan larutan titanium

isopropoxide sebagai sumber titanium dan olive oil sebagai larutan core. Sel surya disusun dari kaca fluorine-doped tin oxide, iodine sebagai elektrolit, N719 sebagai pewarna, dan platina sebagai counter electrode. Karakteristik semikonduktor TiO2

hollow fibers diuji dengan X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmet-Teller (BET),

scanning electron microscopy (SEM), dan ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis).

Pengujian sel surya dilakukan pada intensitas 1000 watt/m2. Hollow fibers TiO2 yang

didoping Zn, Fe, dan Zn-Fe telah berhasil dibuat dengan diameter ~160-330 nm dan ukuran kristal ~8-11 nm. Diameter lubang yang besar diperoleh pada saat pendopingan TiO2 dengan Zn, disusul pendopingan Fe, dan co-doping Zn-Fe.

Selanjutnya, pendopingan Zn, doping Fe, dan co-doping Zn-Fe tidak mengubah secara signifikan besarnya energi band-gap dari semikonduktor TiO2. Sementara itu,

pendopingan Zn, doping Fe, dan co-doping Zn-Fe sangat berpengaruh pada pembentukan fasa anatase pada TiO2. Fasa anatase terbesar diperoleh pada saat

(6)

commit to user co-doping of Zn, Fe and Zn-Fe used to improve the performance of the dye-sensitized

solar cell. The fabrication of semiconductor of TiO2 hollow fibers used the co-axial

electrospinning with the sheating solution of titanium isopropoxide as the source of titanium and olive oil as the core solution. The solar cell is composed of fluorine-doped tin oxide glass, iodine as the electrolyte, N719 as the colorant, and platina as

the counter electrode. The characteristics of semiconductor of TiO2 hollow fibers

were tested by using the X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmet-Teller (BET), scanning electron microscopy (SEM), and ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis).

The testing on the solar cell was conducted in the intensity of 1,000 watt/m2. The TiO2

hollow fibers which were doped with Zn, Fe and Zn-Fe could be made successfully with the diameter of ~ 160-330 nm and the size of crystal of ~ 8-11 nm. The large

diameter of hollow fiber was obtained at the time of the doping of TiO2 with Zn

followed by the doping of Fe with the co-doping of Zn-Fe. The results of this research are the dopings of Zn and Fe with the co-doping of Zn-Fe did not significantly

change the amount of band-gap energy of semiconductor of TiO2 where as the

dopings of Zn and Fe with the co-doping of Zn-Fe has a significant effect on the

forming of anatase phase in TiO2. The greatest anatase phase was obtained at the

time of the doping of Zn as much as 0.4 w% and the co-doping between 0.4 w%-Zn and 0.07 w%-Fe as much as 50%:50%. The performance of the solar cell at the time of the doping of Zn as much as 0.4 w% is still better than that at the time of the doping of Fe as much as 0.07 w%. For the co-doping, the highest performance of the solar cell was obtained in the mixture of 50%-Zn (0.4 w%) with 50%-Fe (0.07 w%) with the values of Voc, Jsc, FF, and efficiency generated are respectively 0.619 V,

2.983 mA/cm2, 50.73%, and 0.94%.

Keywords: hollow fibers, co-axial electrospinning, TiO2, doping of Zn-Fe-Zn/Fe, and

dye-sensitized solar cell

(7)

commit to user KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah, segala puji hanya kepada Allah SWT. atas segala

nikmat cahaya ilmu pengetahuan, kemudahan serta petunjuk yang telah diberikan

sehingga dapat terselesaikan dengan baik penulisan tesis dengan judul “FABRIKASI

HOLLOW FIBERS TiO2 DENGAN CO-DOPING Zn DAN Fe PADA

DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)”. Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Magister Teknik di Program Studi Magister Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dengan terselesaikannya laporan ini, penulis menyampaikan ucapan terima

kasih kepada:

1. Bapak Dr. techn. Suyitno, S.T., M.T., selaku Pembimbing I yang telah

memberikan inspirasi dan bimbingan dalam menyelesaikan penulisan tesis ini.

2. Bapak Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T., selaku Pembimbing II yang telah

memberikan inspirasi dan bimbingan dalam menyelesaikan penulisan tesis ini.

3. Seluruh Dosen Magister Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu, inspirasi

dan motivasi selama menjalani proses perkuliahan.

4. Bapakku Sudarman, ibuku Rudjijem, kakakku Yunianto dan Totok Kustanto,

istriku Haryati, putraku Fileisa Cahya Camila dan Muhammad Ridwan Raditya

di rumah yang telah setia memberikan nasehat dan doa.

5. Rekan-rekan di Lab. Biofuel & Advanced Energy: Pak Imam Sholahudin, Pak

Trisma, Mas Mirza, Mas Huda, Pak Lukman, Mas Tarmo, Pak Agus, Pak Bayu,

Mas Kinas, Mas Bandrio yang telah kompak berjuang saling membantu.

Harapan penulis mudah-mudahan tesis ini menjadi sumber inspirasi bagi

pembaca sebagai tambahan wacana ilmu pengetahuan dan teknologi. Penulis

menyadari masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran sangat

diharapkan untuk kesempurnaan penyusunan tesis ini. Semoga tesis ini dapat menjadi

manfaat bagi kita semua.

Surakarta,

(8)

commit to user DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS ... iv

Abstrak ... v

2.1.1.Peran Semikonduktor dalam Sel Surya ... 5

2.1.2.Doping pada Semikonduktor ... 6

2.1.3.Berbagai Jenis Semikonduktor pada Sel Surya ... 9

2.2.Dasar Teori ... 13

2.2.1.Proses Electrospinning ... 13

2.2.2.Prinsip Kerja DSSC ... 15

2.2.3.Karakteristik Sel Surya ... 17

BAB III METODE PENELITIAN ... 18

3.1.Tempat Pelaksanaan ... 18

(9)

commit to user

3.3.Proses Pengujian Sel Surya DSSC ... 20

3.4.Diagram Aliran Penelitian ... 21

BAB IV HASIL DAN ANALISIS ... 22

4.1.Analisa Unjuk Kerja Sel Surya dengan Semikonduktor Hollow Fibers TiO2 yang Didoping Zn ... 22

4.2.Analisa Unjuk Kerja Sel Surya dengan Semikonduktor Hollow Fibers TiO2 yang Didoping Fe ... 27

4.3.Analisa Unjuk Kerja Sel Surya dengan Semikonduktor TiO2 yang dico-doping Zn-Fe ... 29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 33

5.1.Kesimpulan ... 33

5.2.Saran ... 34

(10)

commit to user DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Berbagai bentuk semikonduktor untuk sel surya ... 8

Tabel 3.1. Parameter pengujian green fiber dan proses sintering ... 18

Tabel 3.2. Parameter pengujian sel surya... 19

Tabel 4.1. Kinerja sel surya dengan semikonduktor hollow fiber TiO2 yang didoping

Zn ... 22

Tabel 4.2. Analisis energi band gap dan XRD dari semikonduktor hollow fiber TiO2

yang didoping Zn ... 24

Tabel 4.3. Perbandingan struktur dan sifat fisik TiO2rutile dan anatase (Ahonen,

2001 & Fujishima et. al., 1999). ... 24

Tabel 4.4. Kinerja sel surya dengan semikonduktor hollow fiber TiO2 yang didoping

Fe ... 26

Tabel 4.5. Analisis energi band gap dan XRD dari semikonduktor hollow fiber TiO2

yang didoping Fe ... 27

Tabel 4.6. Kinerja sel surya dengan semikonduktor TiO2 yang dico-doping Zn-Fe ... 28

Tabel 4.7. Analisis energi band gap dan XRD dari semikonduktor hollow fiber TiO2

yang didoping Fe ... 30

Tabel 4.8. Perbandingan hasil pengujian BET antara TiO2solid fibers dengan TiO2

(11)

commit to user DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Mesin electrospinning (Dong, Z., et al., 2011) ... 12

Gambar 2.2. a) Gaya-gaya yang bekerja pada tetesan ujung suntikan; b) Lekukan tidak stabil setelah melewati Taylor cone (Sigmund, W., et al., 2006) ... 12

Gambar 2.3. Skema two coaxial capillaries electrospinning ... 13

Gambar 2.4. Prinsip kerja Sel Surya (DSSC)(Khalil, E.J., 2012) ... 14

Gambar 2.5. Kurva I-V pada Sel Surya (Usman, I., 2001) ... 15

Gambar 3.1. Skema pembentukan hollowfibers menggunakan mesin electrospinning... 17

Gambar 3.2. Diagram Aliran Penelitian ... 20

Gambar 4.1. Foto SEM hollow fibers TiO2 yang terbentuk dari proses coaxial electrospinning dengan larutan titanium tetra isopropoxide-PVP sebagai shell dan olive oil sebagai core, setelah dikalsinasi pada suhu 5000C selama 2 jam. (a) Tampak atas material hollow fibers TiO2; (b),(c),(d) Tampak cross section dari struktur hollow ... 21

Gambar 4.2. Foto SEM semikonduktor TiO2hollow fibers yang didoping Zn yang terbentuk dari proses coaxial electrospinning dengan larutan titanium tetra isopropoxide-PVP sebagai shell dan olive oil sebagai core, setelah dikalsinasi pada suhu 500°C selama 2 jam. (a) Tampak atas material hollow fibers TiO2 yang didoping Zn; (b), (c),(d) Tampak cross section dari struktur hollow ... 22

Gambar 4.3. Pola difraksi sinar-X TiO2 dengan variasi doping Zn ... 23

Gambar 4.4. Foto SEM semikonduktor TiO2hollow fibers yang didoping Fe yang terbentuk dari proses coaxial electrospinning dengan larutan titanium tetra isopropoxide-PVP sebagai shell dan olive oil sebagai core, setelah dikalsinasi pada suhu 500°C selama 2 jam. (a) Tampak atas material hollow fibers TiO2 yang didoping Fe; (b), (c),(d) Tampak cross section dari struktur hollow ... 25

(12)

commit to user

Gambar 4.6. Foto SEM semikonduktor TiO2hollow fibers yang didoping Zn-Fe yang

terbentuk dari proses coaxial electrospinning dengan larutan titanium

tetra isopropoxide-PVP sebagai shell dan olive oil sebagai core, setelah

dikalsinasi pada suhu 500°C selama 2 jam. (a) Tampak atas material

hollow fibers TiO2 yang didoping Zn-Fe; (b),(c),(d) Tampak cross

section dari struktur hollow ... 29

Gambar 4.7. Pola difraksi sinar-X pada semikonduktor TiO2 dengan variasi co

Gambar

Gambar 4.7. Pola difraksi sinar-X pada semikonduktor TiO2 dengan variasi co-

Referensi

Dokumen terkait

Selama ini, jarang kalau tidak bisa dibilang tidak ada, lembaga pendidikan islam, baik formal maupun non formal, yang secara tegas memasukkan materi anti

Gambar 5.13 Lokasi Terjadinya Sendi Plastis dari Hasil Analisis Time History untuk Bangunan 4-lantai pada Portal Eksterior 1000 Tahun ……… 25 Gambar 5.14 Lokasi Terjadinya

Berdasarkan pemaparan di atas, manfaat ekonomi yang diperoleh klub dalam jumlah material tertentu, kemudian semua biaya yang timbul dan dikeluarkan untuk

Faktor diturunkannya suku bunga kali ini juga tidak berbeda dengan pemotongan bulan sebelumnya dimana Bank Indonesia melihat bahwa tingkat inflasi masih akan berada di level

INTI CAD MAIN CAD TDK MIN PLAYED KK KM GOAL.

Hasil estimasi parameter model kebutuhan transportasi yang dihasilkan pada kondisi pemilihan rute keseimbangan (equilibrium assignment) dan pemilihan rute

Fungsinya adalah untuk menyimpan profile dan data aplikasi satu user dalam sebuah virtual hardisk, Microsoft membuat fitur ini agar bisa mempermudah manajamen data user

Penghulu Fungsional KUA Kecamatan Martapura Barat berfungsi sebagai pemberi fatwa hukum munakahan di wilayah Kecamatan Martapura Barat. Maksud dari pemberi fatwa