Mekanisme Pembentukan Lapisan ZnO
Grafik Chrono Amperometry pada berbagai pontensial (-0,5 V hingga -1,5V vs Ag/AgCl)
Grafik Chrono Amperometry Elektrodeposisi ITO Glass pada pontensial -0,5 V hingga-1,5V vs Ag/AgCl selama 30 menit
0.006
a
Untuk meyakinkan hal tersebut dilakukan uji CV pada 4 titik kurva Chronoamperometry
0.005
Terbentuknya Zn(OH)2 Konduktivitas turun Cathodic Current (A)
0.004
Terbentuknya ZnO Konduktivitas meningkat
0.003
Proses penebalan Lapisan ZnO Arus relative konstan
0.002
d c
0.001
b 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0.000 Time (s)
Bentuk Kurva Chronoamperometry Potensial -1,25V
Hasil Voltammogram pada titik a
2H2O + 2e- H2 + 2OH-(10-7M)
Eo = -0,216V vs Ag/AgCl
Hasil Voltammogram pada titik b
Zn2+ + 2e- Zn
Eo = -0,858V vs Ag/AgCl
Hasil Voltammogram pada titik c
2H2O + 2e- H2 + 2OH-
Eo = -0,976V vs Ag/AgCl
Hasil Voltammogram pada titik d
2H2O + 2e- H2 + 2OH-
Eo = -0,976V vs Ag/AgCl
Zn2+ + OH- Zn(OH)2
Zn(OH)2 ZnO + H2O
Hasil Analisa EDX
Hasil EDX Potensial -1V vs Ag/AgCl
Tabel Nilai Resistansi Elektroda Tembaga Tabel Nilai Resistansi Elektroda ITO Glass Potensial Saat Elektrodeposisi
Rave(Ωm)
Potensial Saat Elektrodeposisi
Rave(Ωm)
Tembaga Awal
4,16 x 10-6
ITO Glass Awal
62,5
-0,5V vs Ag/AgCl
4,07 x 10-6
-0,5V vs Ag/AgCl
37,56
-0,75V vs Ag/AgCl
3,57 x 10-6
-0,75V vs Ag/AgCl
8,15
-1V vs Ag/AgCl
3,29 x 10-6
-1V vs Ag/AgCl
8,95
-1,25V vs Ag/AgCl
3,41 x 10-6
-1,25V vs Ag/AgCl
6,21
-1,5V vs Ag/AgCl
1,43 x 10-6
-1,5V vs Ag/AgCl
5,42
Hasil Analisa Arus dan Tegangan pada DSSC
Hasil Analisa Potensial vs Arus
Kurva I vs V untuk DSSC hasil pelapisan dengan potensial -1V pada berbagai intensitas cahaya
Hasil Analisa Potensial vs Power
Kurva W vs V untuk DSSC hasil pelapisan dengan potensial -1V pada berbagai intensitas cahaya
Pemberian tegangan yang berbeda pada saat elektrodeposisi memberikan pengaruh pada pembetukan lapisan ZnO. • Semakin tinggi potensial yang diaplikasikan saat elektrodeposisi maka hasil lapisan akan tampak semakin tebal • Hasil pelapisan pada potensial rendah (-0,5V) menghasilkan lapisan ZnO yang rata dan berpori, pada potensial yang lebih tinggi (-0,75V) lapisan tidak lagi menjadi berpori dan terbentuk struktur lempengan pipih, makin tinggi potensial (-1V;-1,25V dan -1,5V) lempengan pipih yang tebentuk menjadi semakin banyak, semakin tebal dan jaraknya mejadi semakin rapat (makin merata). • Semakin tinggi potensial yang diaplikasikan pada saat elektrodeposisi, maka nilai hambatan listrik pada elektroda menjadi semakin kecil. • ITO Glass yang telah dilapisi ZnO berhasil diaplikasikan menjadi DSSC namun dengan efisiensi kecil (sekitar 23%).
Disusun oleh: Mohammad Rohmad W. Salman Faris
2310 100 027 2310 100 141
Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng Ir. Minta Yuwana, M.S
Kebutuhan manusia akan energi berbahan dasar minyak bumi terus meningkat bertolak belakang dengan persediaannya yang terbatas
Perlunya pengembangan sumber energi alternatif yang dapat menggantikan minyak bumi
Solar Cell dapat menjadi solusi energi alternatif karena ketersediaan matahari sebagai sumber energi yang melimpah dan tidak terbatas Kebanyakan solar cell dipasaran menggunakan bahan dasar silikon sehingga biayanya menjadi mahal
Luo,dkk (2011) Menyatakan bahwa zinc oxide/tetrasulfonated copper phthalocyanine (ZnO/TSPcCu) bisa digunakan sebagai material pembuatan solar cell pengganti silikon
Metode pembuatan lapisan ZnO seringkali masih menggunakan suhu dan tekanan tinggi, hal ini menyebabkan biaya produksi masih mahal
Pauporte, dkk (2009) menyatakan bahwa lapisan tipis ZnO dapat dibuat dengan metode elektrodeposisi pada suhu ruang dengan menjenuhkan larutan elektrolit dengan oksigen Maka penelitian ini mencoba menggunakan metode elektrodeposisi pada suhu ruang untuk pembuatan lapisan tipis ZnO untuk aplikasi DSSC
Mempelajari dan mengevaluasi pengaruh dari potensial yang diaplikasikan saat elektrodeposisi terhadap morfologi dan karakteristik lapisan ZnO yang terbentuk.
Mengetahui teknik pelapisan yang sesuai pada kaca ITO untuk pembuatan DSSC. Memperoleh ZnO dengan lapisan yang homogen yang dapat diaplikasian dalam DSSC (DyeSensitized Solar Cell).
1. Pencucian elektroda (ITO Glass/Tembaga)
2. Pelapisan ZnO pada elektroda 3. Ekstraksi Antosianin dan pewarnaan ITO Glass 4. Uji karakterisasi
Mencuci elektroda dalam Utrasonic Bath selama 5 menit Merendam dalam Asam nitrat selama 2 menit Merendam dalam Ethanol selama 5 menit Merendam dalam aseton selama 5 menit
1. 2. 3. 4.
Mengatur alat dan bahan Melakukan injeksi oksigen ke dalam reaktor hingga didapatkan DO 16,5 mg/l Mengatur potensial dengan variabel (-0,5 hingga -1,5 V vs Ag/AgCl) Melakukan elektrodeposisi (2 jam untuk tembaga, 30 menit untuk ITO Glass)
ethanol 70 mL, aquades 30 mL dan 1 mL HCl. Magnetic Strirrer
10 gram kulit terong yang telah diiris tipis
Ekstraksi dilakukan selama 100 menit dalam suhu ruangan
Larutan kemudian disaring dan disimpan dalam refrigerator
1. Konduktivitas elektroda selama elektrodeposisi dianalisa dengan metode Choronoamperometry. 2. Morfologi lapisan ZnO pada elektroda diamati dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). 3. Proses reaksi yang terjadi saat elektrodeposisi diamati dengan metode Cyclic Voltammetry 4. Nilai resistansi elektroda dianalisa dengan menggunakan resistivity test 4 probes 5. Analisa arus dan tegangan DSSC dengan metode Linier Sweep Voltametry Potensiostatic (LSVP)
Hasil Penelitian
a)
b)
c)
d)
e)
f)
a) Kondisi awal Tembaga sebelum di elektrodeposisi, dibagian bawah adalah hasil elektrodeposisi pada berbagai potensial (V) berturut-turut adalah: b) -0,5V; c) -0,75V; d) -1V; e) -1,25V; dan f) -1,5V (vs Ag/AgCl).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
ITO Glass (a) sebelum elektrodeposisi; hasil elektrodeposisi pada berbagai potensial (V) berturut-turut adalah (b) -0,5V; c) -0,75V; (d) -1V; (e) -1,25V; dan f) -1,5V. (vs Ag/AgCl)
c
b
a
d
e
Foto SEM permukaan Tembaga yang telah dilapisi ZnO dengan elektrodeposisi pada potensial: (a) -0,5V; (b) -0,75V; (c) -1V; (d) -1,55V dan (e) -1,5V (vs. Ag/AgCl).
