Tesis

Pengaruh konsentrasi prekursor zinc nitrate tetrahydrate pada fotoanoda TiO2/ZnO rods terhadap struktur, absorbansi, dan kinerja T-DSSC / Siti Wihdatul Himmah

Abstrak
Saat ini Tandem DSSC (T-DSSC) telah menarik banyak perhatian yang disebabkan oleh peningkatan efisiensi konversi energi. Pada T-DSSC berbasis oksida logam material fotoanoda memperlihatkan karakteristik yang belum optimal sehingga efisiensi yang dihasilkan oleh T-DSSC juga masih relatif rendah. Oleh karena itu kinerja T-DSSC berpotensi untuk ditingkatkan dengan mengoptimalkan material fotoanoda. Nanopartikel TiO2 telah banyak digunakan sebagai material fotoanoda pada T-DSSC karena memiliki luas permukaan yang tinggi. Namun TiO2 yang berukuran kecil menunjukkan kemampuan hamburan cahaya yang lemah dan mobilitas elektron yang rendah. Oleh karena itu nanopartikel TiO2 perlu dikompositkan dengan material lain seperti sesama oksida logam. ZnO berstruktur 1D seperti rods membuktikan adanya peningkatan hamburan cahaya karena luas permukaannya yang kecil. Akan tetapi sejauh ini belum ditemukan studi komprehensif mengenai sifat fisis TiO2/ZnO rods sebagai material fotoanoda serta kinerjanya dalam meningkatkan efisiensi T-DSSC berbasis oksida logam. Fokus dalam penelitian ini yakni fabrikasi T-DSSC berbasis fotoanoda TiO2/ZnO rods. Fotoanoda TiO2 difabrikasi melalui metode spin-coating kemudian penumbuhan ZnO rods pada lapisan fotoanoda TiO2 dilakukan melalui metode hidrotermal. Fotoanoda TiO2/ZnO rods dengan variasi konsentrasi prekursor Zinc Nitrate Tetrahydrate (20 30 50 dan 100 mM) direndam dalam larutan zat warna N719/ 946 -karoten selama 24 jam. Selanjutnya larutan elektrolit KI diteteskan pada lapisan fotoanoda dan disusun dengan elektroda lawan berbasis film Polyaniline. Langkah terakhir komponen-komponen sel atas tersebut ditumpuk dengan sel bawah dan dihubungkan secara seri. Berbagai karakterisasi juga dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dari material fotoanoda TiO2/ZnO rods diantaranya XRD SEM-EDAX cross-section FTIR UV-Vis Keithley Electrometer 6517B dan Keithley SourceMeter 2400 yang dilengkapi solar simulator 100 mW/cm2. Peningkatan konsentrasi prekursor Zinc Nitrate Tetrahydrate mempengaruhi struktur fotoanoda TiO2/ZnO rods dan mencapai titik optimum pada konsentrasi 50 mM. Berdasarkan hasil analisis FTIR dan EDAX fotoanoda TiO2/ZnO rods telah berhasil disintesis. Fotoanoda TiO2/ZnO rods memiliki struktur kristalin yang ditunjukkan oleh hasil analisis XRD di mana pola difraksi nanopartikel TiO2 dan ZnO rods yang terbentuk yakni anatase dan wurtzite masing-masing. Fotoanoda TiO2/ZnO rods 50 mM memiliki ukuran kristal TiO2 dan ZnO rods yakni 13 767 dan 34 705 nm masing-masing. Fotoanoda TiO2/ZnO rods 50 mM menunjukkan kristalinitas tertinggi yakni 45 576%. Di samping itu hasil analisis SEM memperlihatkan dengan jelas morfologi permukaan fotoanoda TiO2/ZnO rods. Nanopartikel TiO2 berbentuk bulat berpori dan mengalami aglomerasi sedangkan ZnO rods terlihat berbentuk seperti batang dengan struktur heksagonal yang tersebar secara acak. Fotoanoda TiO2/ZnO rods 50 mM memiliki ukuran diameter lebar dan panjang ZnO rods yakni 1659 751 1907 360 dan 3779 352 nm masing-masing. Peningkatan konsentrasi prekursor Zinc Nitrate Tetrahydrate mempengaruhi absorbansi dan celah pita energi fotoanoda TiO2/ZnO rods dan mencapai titik optimum pada konsentrasi 50 mM. Fotoanoda TiO2/ZnO rods 50 mM menunjukkan tingkat absorbansi cahaya yang relatif rendah yakni 1 046 a.u. Celah pita energi TiO2 dan ZnO pada fotoanoda TiO2/ZnO rods 50 mM yakni 3 247 eV dan 3 274 eV masing-masing. Peningkatan konsentrasi prekursor Zinc Nitrate Tetrahydrate mempengaruhi kinerja T-DSSC berbasis fotoanoda TiO2/ZnO rods dan mencapai titik optimum pada konsentrasi 50 mM. Efisiensi tertinggi dihasilkan oleh T-DSSC berbasis fotoanoda TiO2/ZnO rods 50 mM dengan luas area aktif 0 2 cm2 yakni 0 17653%.

Informasi Detail

DDC

Rt 537.622 HIM p

Prodi

Universitas Negeri Malang. Program Studi Fisika, 2020.

Deskripsi Fisik

xv, 122 lembar: il. , tab. ; 30 cm

Bahasa

Indonesia

No Reg

03457/KI/20

Edisi

Tesis (Pascasarjana)--Universitas Negeri Malang. 2020

Subjek

1. ZINC OKSIDA (ZnO) - SEMIKONDUKTOR
2. SEL SURYA
3. ZINC OXIDE (ZnO) - SEMICONDUCTOR

Pembimbing

1. Markus Diantoro; 2. Nasikhudin

Lampiran Berkas