Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
DENGAN VARIASI KONSENTRASI DYE KUNYIT
SKRIPSI
diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Departemen Pendidikan Fisika
Program Studi Fisika
Oleh
Kiki Kurniadi Yuda K
1006799
PROGRAM STUDI FISIKA
DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) DENGAN
VARIASI KONSENTRASI DYE KUNYIT
Oleh
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah
Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
© Kiki Kurniadi Yuda Kusumah 2014 Universitas Pendidikan Indonesia
Desember 2014
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
i
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Pembuatan Prototipe Dye
Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit” ini beserta seluruh
isinya adalah benar-benar karya saya sendiri dan saya tidak melakukan penjiplakan atau
pengutipan dengan cara-cara yang tidak sesuai dengan etika keilmuan yang berlaku dalam
masyarakat keilmuan. Atas pernyataan ini, saya siap menanggung resiko/sanksi yang
dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika
keilmuan dalam karya saya ini atau ada klaim dari pihak lain atas keaslian karya saya ini.
Bandung, Oktober 2014
Yang membuat pernyataan,
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
iv
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi
Konsentrasi Dye Kunyit
Nama : Kiki Kurniadi Yuda Kusumah
NIM : 1006799
Program Studi : Fisika
Pembimbing : Dr. Andhy Setiawan, S.Pd, M.Si.
Endi Suhendi, S.Si, M,Si.
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan Prototipe dye sensitized solar cell (DSSC) dengan menggunakan kunyit sebagai dye. dye dibuat dengan menambahkan larutan maserasi (42% aquades, 8% asam asetat dan 50% methanol) pada 30gram kunyit yang telah dihaluskan kemudian disimpan pada ruang gelap minimal satu hari. Penelitian ini menvariasikan konsentrasi dye kunyit yang diencerkan aquades hingga konsentrasi dye-nya menjadi 25%, 50%, 75% dan 100%. Dye kunyit ini digunakan sebagai perendam elektroda kerja TiO2 nano partikel. Elektroda kerja dibuat dengan menambahkan suspensi
PVA (Polyvinil Alcohol) sebagai binder (pengikat) pada TiO2 nano dan kemudian
ditumbuhkan pada conductive glass FTO dengan suhu sintering 150°C selama 10 menit menggunakan metode Dokter Blade.Pada penelitan ini dilakukan karakterisasi pada dye kunyit denganmenggunakan alat spektrofotometer UV-Vis untuk mengukur kemampuan serap dye terhadap cahaya. Pengujian karakteristik kelistrikan yaitu perhitungan nilai Isc,Voc, Imax, Vmax, FF dan efisiensi DSSC dengan mengunakan penyinaran dari sumber
cahaya lampu halogen dalam OHP. Setelah dilakukan perhitungan diperoleh nilai efisiensi tertinggi sel surya sebesar 0,39433% dengan konsentrasi optimum dye kunyit sebesar 75%.
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
v ABSTRACT
Prototype of dye sensitized solar cell (DSSC) has been fabricated using turmeric extract as dye. The dye made by adding 30 gram turmeric extracts to maserasion solution which comprised of 42% aquades, 8% asetat acid and 50% metanol. This Solution placed on the dark room for minimun 24 hour. This research using 25%, 50%,75%, and 100% of turmeric dye concentration. Turmeric dye work as an active layer on working electrode TiO2 nano. Working electrode comprised of suspension PVA (Polyvinil Alcohol) and
TiO2 nano which asembled on conductive glass FTO using Doctor Blade methode with
sintering temperature 150°C for 10 minute. Turmeric dye has been caracterized using spectrofotometer UV-Vis to measure the ability of dye to absorb various length of light. For electrical test to calculate Isc,Voc, Imax, Vmax, FF and efficiency DSSC, we used
halogen lamp as a light source. From this experiment we got the highest efficiency of DSSC reached 0.39433% with optimun consentration of dye is 75%.
vii
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN LEMBAR HAK CIPTA
LEMBAR PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined. UCAPAN TERIMAKASIH ... Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined. ABSTRACT ... Error! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi BAB I ... Error! Bookmark not defined. PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined.
1.2 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.3 Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.4 Tujuan ... Error! Bookmark not defined.
1.5 Manfaat Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
1.6 Struktur Organisasi Penulisan ... Error! Bookmark not defined.
BAB II ... Error! Bookmark not defined. TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined. 3.1 Sel Surya ... Error! Bookmark not defined.
3.2 Sel Surya Konvensional ... Error! Bookmark not defined.
3.3 Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) ... Error! Bookmark not defined.
3.4 Prinsip Kerja DSSC ... Error! Bookmark not defined.
3.5 Performa Sel Surya ... Error! Bookmark not defined.
3.6 Hasil Penelitian DSSC ... Error! Bookmark not defined.
viii
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
3.1 Metode Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
3.2 Alur Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3.3 Alat dan Bahan ... Error! Bookmark not defined.
3.4 Pembuatan DSSC ... Error! Bookmark not defined.
3.5 Karakterisasi ... Error! Bookmark not defined. BAB IV ... Error! Bookmark not defined. HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.
4.1 Absorbansi Dye Kunyit ... Error! Bookmark not defined.
4.2 Karakteristik Arus-Tegangan (I-V) ... Error! Bookmark not defined.
ix
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sel Surya ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2. Skema kerja sel surya konvensional.. Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3. Skema kerja DSSC dengan dye antosianin ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4. Skema Kurva I-V ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5. Kunyit ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.6. Struktur kimia karoten ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7. Skema Pengukuran Absorbansi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2. Proses singkat pembuatan dye kunyit Error! Bookmark not defined. Gambar 3.3. Proses perendaman elektroda kerja ke dalam dye kunyit ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.4. Counter Electrode ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.5. Skema bak penampung elektrolit ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6. Skema struktur lapisan DSSC ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.7. DSSC ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8. Skema Pengujian I-V DSSC ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.1. Daya serap dye kunyit ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.2. Kurva I-V untuk DSSC dengan konsentrasi dye 25% ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3. Kurva I-V untuk DSSC dengan konsentrasi dye 50% ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4. Kurva I-V untuk DSSC dengan konsentrasi dye 75% ... Error! Bookmark not defined.
x
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR TABEL
xi
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR LAMPIRAN
1
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bertambahnya jumlah penduduk di Indonesia berakibat pada meningkatnya kebutuhan energi. Pada tahun 2000 hingga tahun 2011 konsumsi energi Indonesia
meningkat rata–rata 3% setiap tahunnya dan diperkirakan sampai dengan tahun
2030 kebutuhan energi Indonesia akan terus meningkat sebanyak 4,7% setiap tahunnya (BPPT, 2013). Pada sisi yang lain, kebutuhan akan energi yang terus meningkat ini nampaknya belum bisa terakomodir dengan baik. Terlihat dengan seringnya terjadi pemadaman listrik bergilir serta masih banyaknya daerah yang belum mendapatkan akses listrik.
Ditinjau dari sumber bahan bakarnya, pembangkit listrik di Indonesia masih didominasi oleh pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Hal inilah yang menjadi salah satu faktor tidak terpenuhinya perkembangan kebutuhan energi di Indonesia dikarenakan sumber utama pembangkit energi yang masih mengandalkan energi air. Kendala utama penyediaan listik oleh PLTA adalah cuaca. Pada musim kemarau debit air pada bendungan cenderung menurun secara drastis, sehingga akan sanggat mengurangi daya listrik yang dihasilkan PLTA.
Indonesia merupakan negara beriklim tropis sehinga mendapatkan sinar
matahari sepanjang tahun dengan intensitas rata–rata sebesar 1000 watt permeter
persegi (Hanggoro, 2011). Energi matahari juga merupakan energi yang ramah lingkungan dan tersedia dalam jumlah yang sangat melimpah. Oleh karena itu matahari dapat dikategorikan sebagai sumber energi yang potensial untuk menjadi sumber energi alternatif dengan mengunakan piranti sel surya.
2
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Seiring perkembangannya sel surya saat ini terdiri dari tiga generasi. Sel surya dengan basis silikon tungal dan sel surya dengan basis multi kristal gabungan pada generasi pertama. Sel surya dengan tipe film tipis pada generasi kedua. Sel surya berbasis bahan organik atau yang lebih sering dikenal dengan dye sensitized solar cell (DSSC) (Ekasari dan Yudhoyono, 2013). Sel surya konvensional
berbasis silikon berupa semikonduktor tipe p-n junction, sudah memiliki efisiensi yang relatif lebih tinggi dibanding DSSC namun membutuhkan biaya yang cukup mahal untuk membuatnya serta mengunakan teknologi yang canggih sehinga relatif lebih sulit untuk diteliti dan dikembangkan.
DSSC yang petamakali ditemukan oleh Gratzel pada tahun 1991 dapat difabrikasi dengan cara yang relatif mudah dan biaya yang lebih murah dikarenakan tidak memerlukan bahan dengan kemurnian tinggi, sehingga menyebabkan terjadinya perkembangan yang cukup pesat dalam penelitian DSSC. Meskipun efisiensi yang dihasilkan belum sebaik sel surya berbasis silicon, faktor ekonomi serta kemudahan dalam melakukan penelitian menjadikannya salah satu topik penelitian yang cukup menjanjikan (Zamrani, 2013).
Dye yang saat ini memiliki efisiensi tertinggi untuk DSSC adalah Ruthenium
(N3). Namun, karena harganya yang relative mahal menjadikan peneliti cenderung lebih memilih mengunakan dye alternative (Hardeli dkk, 2013). Dalam penelitian Chou et al. (2007), dengan memvariasikan konsentrasi dye Ruthenium sebesar 5%, 20%, 50% dan 100% didapatkan efisiensi tertinggi sebesar 3.91% pada konsentrasi dye 50%. Hal ini menunjukan bahwa ada konsentrasi optimum untuk mendapatkan efisiensi tertinggi DSSC.
3
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
pewarna alami yang kuat, namun faktor ketersedian dan faktor ekonomis menjadi alasan utama digunakannya kunyit pada penelitian ini.
Berdasarkan pada latar belakang yang telah dipaparan, penulis merasa diperlukan penelitian lebih lanjut terkait pengaruh konsentrasi dye dalam pembuatan DSSC untuk mendapatkan efisiensi tertinggi yang memungkinkan terjadi penyerapan cahaya matahari secara optimal. Oleh karena itu penulis
mengangkat penelitian yang berjudul “PEMBUATAN PROTOTIPE DYE
SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) DENGAN VARIASI KONSENTRASI
DYE KUNYIT”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan pada latar belakang tersebut, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana karakteristik serapan cahaya dye kunyit ?
2. Bagaimana pengaruh konsentrasi dye kunyit terhadap efisiensi DSSC ?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian kali ini adalah bagaimana pengaruh
konsentrasi dye kunyit 25%, 50%, 75% dan 100% terhadap Isc,Voc, Imax, Vmax, FF
dan nilai efisiensi DSSC yang dibuat dengan menggunakan FTO sebagai kaca konduktif, TiO2 dengan binder PVA sebagai elektroda kerja, triiodida sebagai elektrolit dan karbon sebagai counter elektroda.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan dalam penulisan kali ini adalah :
1. Membuat dan mengkarakterisasi prototipe DSSC .
2. Menpelajari karateristik serapan cahaya dye kunyit.
3. Menyelidiki pengaruh konsentrasi dye kunyit terhadap efisiensi untuk
4
Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memperkaya wawasan serta menjadi studi pendahuluan terkait pengembangan DSSC memanfaatkan karoten dalam kunyit sebagai dye.
1.6 Struktur Organisasi Penulisan
Urutan penulisan setiap Bab dalam skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Bab I, memaparkan latar belakang dilakukannya penelitian berdasarkan kajian
pustaka dan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya serta solusi permasalahan. Kemudian pemaparan rumusan masalah yang merupakan identifikasi dari permasalahan yang akan diteliti, setelah itu tujuandan manfaat dilakukannya penelitian dan struktur penulisan dari skripsi
2. Bab II, menjelaskan kajian pustaka yang didapatkkan dari studi literatur yang
berhubungan dengan topik penelitian yang dilakukan
3. Bab III, menjelaskan metode penelitian yang dilakukan secara rinci dimulai
dari metode yang digunakan, lokasi penelitian, alur penelitian, langkah kerja dari penelitian yang telah dilakukan serta pengujian yang dilakukan
4. Bab IV, membahas hasil dari pengujian yang telah dilakukan serta analisisnya.
Juga hasil dari pengolahan data yang telah dilakukan.
5. BAB V, menjelaskan kesimpulan dari hasil yang diperoleh juga rekomendasi
27 Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015
Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Dengan Variasi Konsentrasi Dye Kunyit Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1 Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:
1. Pembuatan dan pengkarakterisasian Prototipe DSSC telah berhasil dilakukan.
2. Dye kunyit memiliki dua puncak serapan panjang gelombang yaitu pada panjang gelombang 423 nm dan 239 nm dengan kemampuan serap masing-masing sebesar 0,817 Absorbansi dan 1,163 Absorbansi.
3. Perbedaan konsentrasi dye DSSC mengakibatkan perbedaan nilai efisiensi
yang dihasilkan. Konsentrasi dye optimum dihasilkan oleh DSSC dengan konsentrasi 75% yang memiliki efisiensi sebesar 0,39433%.
1.2 Saran
Beberapa saran penulis untuk penelitian lebih lanjut adalah :
1. Konsentrasi dye kunyit yang divariasikan dalam penelitian selanjutnya
disarankan dilakukan disekitar 75% dengan rentang perubahan konsentrasi dye yang lebih kecil.
2. Perlu digunakannya material lain pengganti selotip sebagai bak elektrolit agar
tidak terjadi kebocoran pada DSSC.
3. Perlu dilakukan pengkajian mengenai teknik penumbuhan TiO2 (selain metode