PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
Disusun oleh :
ANGGIT WIRATNA PUTRI M0213008
SKRIPSI
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)
Disusun oleh :
ANGGIT WIRATNA PUTRI M0213008
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
v
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul “PENGARUH LUASAN AKTIF SEL TERHADAP EFISIENSI DYE-SENSITIZED SOLAR CELL (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 di Perguruan Tinggi lainnya kecuali
telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, Juli 2017
MOTTO
“Jika kamu bersyukur, maka akan aku tambah nikmat-Ku kepadamu. Tapi jika kamu mengingkari (tidak bersyukur), maka sesungguhnya adzab-Ku sangatlah
pedih.” (Q.S Ibrahim [14]:7)
“Dan apabila hamba-Ku bertanya kepadamu tentang aku, maka (jawablah), bahwasanya Aku dekat. Aku mengabulkan segala permohonan orang yang berdoa
apabila ia memohon kepada-Ku” (Q.S Al-Baqarah [2]: 186)
“Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum sampai mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri”
(QS. Ar-Rad [13] : 11)
“Jangan sepelekan kebaikan sekecil apa pun, meski hanya dengan menjumpai saudaramu dengan wajah berseri-seri”
(HR. Muslim)
“Vision without action is only a dream, action without vision is only merely passing out of time, but vision with action can definitely change the world”
(James C)
“The difference between successful person and others is not a lack of strength, not a lack of knowledge, but rather lack of will”
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan untuk :
1. Bapak, Ibu, adik atas segala doa, dukungan dan usaha yang telah diberikan kepada saya
2. Keluarga besar Material Research Group
Pengaruh Luasan Aktif Sel Terhadap Efisiensi Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)
ANGGIT WIRATNA PUTRI
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh pengaruh panjang dan lebar sel DSSC pada modul terhadap parameter efisiensinya. Setiap sel dirangkai menjadi sebuah modul dengan menggunakan koneksi eksternal seri tipe Z. Penelitian pertama, sel aktif memiliki lebar tetap 9 cm dengan variasi panjang 0,5, 1, dan 1,5 cm. Modul mempunyai luasan aktif tetap sebesar 54 cm2 dengan variasi jumlah sel yaitu 12, 6, dan 4 sel. Penelitian kedua, sel aktif memiliki panjang tetap 0,5 cm dengan variasi lebar 3, 6, dan 9 cm. Modul mempunyai luasan aktif tetap sebesar 9 cm2 dengan
variasi jumlah sel yaitu 6, 3 dan 2 sel. Keithley I-V meter digunakan untuk menguji sifat listrik sel dan modul DSSC. Dari hasil pengujian karakterisasi diperoleh efisiensi terbaik variasi panjang sel pada panjang 0,5 cm sebesar 0,4149% dan efisiensi modul terbaik pada modul 2 yang terdiri 6 sel yaitu 0,2234%. Pada variasi lebar sel, efisiensi terbaik terdapat ketika lebar sel 9 cm yaitu 0,0759%, dan efisiensi modul terbaik pada modul 3 yang terdiri dari 2 sel yaitu sebesar 0,0767%.
ix
The Effect Of Active Cell Area On The Dye-Sensitized Solar Cell efficiency (DSSC)
Anggit Wiratna Putri
Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret University
ABSTRACT
This study is aimed to obtain the effect of DSSC cell length and width on module to DSSC efficiency parameters. Each cell was assembled into a module using an external series connection of Z type. First study, the variation of active cell length has a width 9 cm and length of 0.5, 1, and 1.5 cm. The module has a fixed active area of 54 cm2 with a variation in the number of cells of 12, 6, and 4 cells. Second
study, the variation of active cell width has a length of 0.5 cm and width of 3, 6, and 9 cm. The module has a fixed active area of 9 cm2 with variations in cell numbers of 6, 3 and 2 cells. Keithley I-V meter is used to characterize the electrical properties of cells and modules DSSC. From the results of characterization testing obtained the best efficiency of cell length variation at 0.5 cm length of 0.4149% and the best module efficiency in a module consisting of 6 cells is 0.2234%. In the variation of cell width, the best efficiency is found when cell width 9 cm is 0,0759%, and best module efficiency in module consist of 2 cell is 0,0767%.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains. Judul skripsi ini adalah “Pengaruh Luasan Aktif Sel Terhadap Efisiensi Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)”. Penulis mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan Skripsi ini. Atas bantuan yang sangat besar selama proses pengerjaan Skripsi ini, ucapan terimakasih secara khusus penulis sampaikan kepada:
Dalam penyusunan Skripsi ini tidak terlepas dari peran serta dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak, Ibu, adik beserta keluarga besar yang selalu memberikan dukungan, semangat dan do’a.
2. Bapak Dr. Fahru Nurosyid, S.Si, M.Si selaku pembimbing pertama yang selalu memberikan bimbingan, motivasi dan support yang tiada henti. 3. Bapak Dr. Agus Supriyanto, S.Si, M.Si selaku pembimbing kedua yang
memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan skripsi.
4. Bapak Drs. Harjana M.Si., Ph.D selaku pembimbing akademik yang senantiasa memberikan dukungan, semangat beserta motivasi dari awal semester hingga akhir semester berakhir.
5. Sistha, Errinda, Nilam, Regina dan Nandani sahabat yang selalu setia menemani, memberikan support dan membatu dalam proses penelitian. 6. Maya, Mbak Dinasti, Mbak Seti, Mbak Ayu, Mbak Zizah, Mas Salaf, Julian,
Andi, Miftah dan rekan-rekan Material Research Group lainnya yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam proses penelitian.
xi
Entitas Mahasiswa Fisika (EMF) 2013 lainnya yang senantiasa memberi dukungan, semangat dan doa.
Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Aamiin.
Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penulisan Skripsi ini, namun demikian penulis berharap semoga karya kecil ini memberikan manfaat kepada semua pihak.
Surakarta, 7 Juli 2017
PUBLIKASI
xiii DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
HALAMAN MOTTO ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
HALAMAN ABSTRAK ... viii
HALAMAN ABSTRACT ... ix
KATA PENGANTAR ... x
HALAMAN PUBLIKASI ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR SIMBOL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Batasan Masalah ... 2
1.3 Perumusan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Sel Surya ... 4
2.2 Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) ... 4
2.3 Perkembangan Modul DSSC ... 5
2.4 Prinsip Kerja DSSC ... 6
2.5 Material DSSC ... 7
2.5.1 Substrat ... 7
2.5.2 Karakteristik TiO2 ... 7
2.5.3 Zat Pewarna (Dye) ... 7
2.5.4 Elektrolit ... 8
2.5.5 Platina ... 8
2.6 Metode Screen Printing ... 9
2.7 Karakteristik I-V ... 9
2.8 Rangkaian Seri dan Paralel Sel Surya ... 10
2.9 Koneksi Rangkaian Seri ... 11
2.9.1 Koneksi Monolitik ... 11
2.9.2 Koneksi Tipe W ... 12
2.9.3 Koneksi Tipe Z ... 12
BAB III METODE PENELITIAN ... 13
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 13
3.2.1 Alat Penelitian ... 13
3.2.2 Bahan Penelitian ... 14
3.3 Prosedur Penelitian ... 15
3.3.1 Preparasi Substrat Dengan Variasi Ukuran Modul ... 16
3.3.2 Pembuatan Pasta TiO2 18 NR-T ... 18
3.3.3 Pendeposisian lapisan TiO2 pada elektroda kerja ... 18
3.3.4 Pembuatan Dye Ruthenium N 719 ... 19
3.3.5 Substrat direndam dalam Dye ... 19
3.3.6 Pendeposisian platina pada elektroda lawan ... 20
3.3.7 Penggabungan sel menjadi sebuah modul ... 20
3.4 Karakterisasi Sifat Listrik ... 21
3.5 Analisis Data ... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 23
1.1 Karakteristik I-V Terhadap Luasan Aktif Sel dengan Variasi Panjang sel ... 23
1.2 Karakteristik I-V Modul Dengan Variasi Panjang Sel... 25
1.3 Karakteristik I-V Terhadap Luasan Aktif Sel dengan Variasi Lebar sel ... 27
1.4 Karakteristik I-V Modul Dengan Variasi Panjang Sel... 28
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 30
5.1. Kesimpulan ... 30
5.2. Saran ... 30
DAFTAR PUSTAKA ... 31
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1. Variasi panjang sel ...16
Tabel 3.2. Variasi panjang sel pada modul ...17
Tabel 3.3. Variasi lebar sel ...17
Tabel 3.4. Variasi lebar sel pada modul ...17
Tabel 4.1. Karakteristik I-V setiap sel, lebar 9 cm dengan variasi panjang sel ...24
Tabel 4.2. Karakteristik I-V setiap modul variasi panjang sel ...26
Tabel 4.3. Hambatan Modul Variasi Panjang Sel ...26
Tabel 4.4. Karakteristik I-V setiap sel, panjang 0,5 cm dengan variasi lebar sel ...27
Tabel 4.5. Karakteristik I-V setiap modul dengan variasi lebar sel ...29
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur DSSC ... 5
Gambar 2.2. Prinsip Kerja DSSC ... 6
Gambar 2.3. Absorbansi UV-Vis Dye Ruthenium N 719 ... 8
Gambar 2.4. Metode screen printing ... 9
Gambar 2.5. Karakteristik I-V Sel Surya ... 9
Gambar 2.6. Kurva I-V untuk (a) N parallel (b) N seri ... 10
Gambar 2.7. Koneksi Monolitik ... 11
Gambar 2.8. Koneksi seri tipe W ... 12
Gambar 2.9. Koneksi Seri Tipe Z ... 12
Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian... 15
Gambar 3.2. Substrat kaca FTO ... 16
Gambar 3.3. Skema ukuran sel dan modul DSSC dengan variasi panjang ... 16
Gambar 3.4. Skema ukuran sel dan modul DSSC dengan variasi lebar ... 17
Gambar 3.5. Alat ultrasonic cleaner ... 18
Gambar 3.6. Pasta TiO2 yang sudah dilarutkan etanol ... 18
Gambar 3.7. Proses deposisi pasta TiO2 dengan metode screen printing ... 19
Gambar 3.8. Larutan dye ruthenium ... 19
Gambar 3.9. Elektroda kerja diremdam dalam dye ... 19
Gambar 3.10. Hasil deposisi platina pada elektroda lawan ... 20
Gambar 3.11. Modul DSSC dengan tipe koneksi eksternal seri tipe Z variasi panjang sel ... 20
Gambar 3.12. Modul DSSC dengan tipe koneksi eksternal seri tipe Z variasi lebar sel ... 21
Gambar 3.13. (a)Alat Karakterisasi I-V Keitley (b) Skema rangkaian alat I-V Keitley ... 21
Gambar 4.1. Kurva I-V setiap sel, lebar 9 cm dengan variasi panjang sel ... 23
Gambar 4.2. Kurva I-V Kurva I-V setiap modul dengan variasi panjang sel ... 25
Gambar 4.3. Kurva I-V setiap sel, panjang 0,5 cm dengan variasi lebar sel ... 27
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
Isc short-circuit current Ampere (A)
Imax Arus maksimum Ampere (A)
Voc open-circuit voltage Volt (V)
Vmax Tegangan maksimum Volt (V)
FF Fill Factor -
Pmax Daya keluaran Watt (W)
Pin Daya masukan Watt (W)
Rs Hambatan rangkaian kΩ
η Efisiensi %
A Luas area m2
P Panjang M
