PEMBUATAN SERAT NANO PVA/TIO2/Zat Warna MENGGUNAKAN ELEKTROSPINNING SEBAGAI SEL SURYA DSSC MENGGUNAKAN ELEKTRODA KAIN FIBERGLASS/TINTA KARBON

Abstract

Abstrak

 Sebagai wilayah tropis, Indonesia mempunyai banyak area yang disinari matahari dengan baik. Oleh karena itu energi terbarukan yang berasal dari energi matahari dapat dimafaatkan sebagai energi alternatif selain energi dari bahan bakar fosil. Salah satu energi alternatif yang mempunyai potensi sangat besar namun belum dimanfaatkan secara maksimal adalah sel surya (fotovoltaik) yang mampu mengkonversi sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik tanpa menghasilkan emisi gas buang apapun. Salah satu bentuk umum dari sel surya adalah Dye Sensitized Solar Cells yang memanfaatkan zat warna sebagai photosensitizer. Agar DSSC dapat menghasilkan tegangan dan arus yang tinggi, diperlukan semikonduktor yang memiliki bandgap rendah. Cara untuk meningkatkan tegangan yang dihasilkan adalah dengan memperkecil ukuran molekul dengan memperkecil jarak antar atom semikonduktor ataupun dengan memperkecil jarak antar molekulnya. Penggunaan elektrospinning dalam pembuatan serat nano diharapkan dapat memperkecil jarak atau ukuran  molekul dari semikonduktor yang digunakan. Pada penelitian ini digunakan campuran PVA/TiO₂ sebagai semikonduktornya karena TiO₂ memiliki bandgap yang rendah dan tersedia dengan harga murah secara komersil. Tahapan yang dilakukan pada penlitian ini adalah mulai dari pembuatan campuran zat PVA/TiO₂ lalu proses elektrospinning pengujian menggunakan SEM dan pengujian tegangan serta arus pada susunan DSSC. Pada penelitian ini digunakan zat warna antosianin yang berasal dari wortel sebagai photosensitizer. Setelah direndam zat warna dilakukan proses curing lalu ditambahkan elektrolit dan DSSC disusun menyerupai sandwich. Elektrolit yang digunakan adalah campuran KI/I₂ yang dibuat dalam bentuk gel sebagai variabel tetap. Pada penelitian ini dilakukan pengujian SEM untuk melihat morfologi dan ukuran dari serat PVA/TiO₂. Dilakukan pengujian UV-Vis pada larutan PVA/TiO₂ dan larutan zat warna. Dilihat dari pengujian SEM, lapisan tipis PVA/TiO₂ dapat dibentuk menggunakan elektrospinning tegangan 20kV dan waktu 240 detik yang menghasilkan ukuran serat dengan rata – rata sebesar 177,6nm. Energi gap dari serat nano PVA/TiO₂ yang dihasilkan sebesar 2,8eV. Tegangan yang dihasilkan pada saat sel surya terpapar sinar matahari sebesar 53mV sementara tegangan yang dihasilkan pada saat sel surya tidak terpapa sinar sebesar 8mV. Arus dihasilkan pada saat sel surya terpapar sinar matahari sebesar 26,5  sementara arus yang dihasilkan pada saat sel surya tida terpapar sinar matahari sebesar 4 .

Abstract

Indonesia as tropical islands have many areas that are exposed to sunlight therefore renewable energy from solar energy can be utilized as an alternative other than energy from fossil fuels. Alternative energy which has great potential but is not yet fully utilized are solar cells (photovoltaic) that can convert solar energy directly from sunlight into electrical energy without producing any emission gasses. One of the common forms of solar cells is Dye-Sensitized Solar Cells that utilize dyes to be used as photosensitizers. In order for DSSC to produce high voltage and current, a semiconductor with a low bandgap is needed. The way to increase the resulting voltage is to reduce the size of the molecule by reducing the distance between the semiconductor atoms or by reducing the distance between the molecules. The use of electrospinning in the manufacturing of thin-film nanofiber is expected to reduce the distance between molecules of the used semiconductor. In this study, the mixture of PVA/TiO2 is used as a semiconductor because of the low bandgap of TiO2, low price, and commercially available. The stages that are carried in this study are started from making a mixture solution of PVA/TiO2 then the electrospinning process, SEM test, and voltage and current measurement from the DSSC array. In this study, the dye used as a photosensitizer is anthocyanin dye from carrot. After the dipping of dyes, the fabric is then cured and the electrolyte is added and piled up like a sandwich. The electrolyte that used in this study is the mixture of KI/I2 in solid form as a fixed variable. SEM test is done to see the nanofiber morphology and fiber size of a thin film of PVA/TiO2. UV-Vis test was performed on PVA/TiO2 solution and dye solution. Judging from the SEM test, a thin layer of PVA/TiO2 can be formed using electrospinning with a voltage of 20kV and a time of 240 seconds which produces an average fiber size of 177.6nm. The energy gap of the PVA/TiO2 nanofibers produced is 2.8eV. The voltage generated when the solar cell is exposed to sunlight is 53mV while the voltage generated when the solar cell is not exposed to light is 8mV. The current generated when the solar cell is exposed to sunlight is 26.5μA. while the current generated when the solar cell is not exposed to sunlight is 4μA.