PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) DENGAN VARIASI KONSENTRASI DYE KUNYIT.

Teks penuh

(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

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

(2)

Kiki Kurniadi Yuda Kusumah, 2015

(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

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.

(4)

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

(5)

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

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%.

(6)

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%.

(7)

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.

(8)

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.

(9)

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.

(10)

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

(11)

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

(12)

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.

(13)

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.

(14)

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

(15)

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

(16)

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

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...