Path: TopS3-DissertationsPhysics-FMIPA2017

PENGEMBANGAN SEL SURYA BERBAHAN DASAR TITANIUM DIOKSIDA DENGAN PENAMBAHAN IMPURITAS DAN PENYISIPAN PARTIKEL TEMBAGA MENGGUNAKAN METODE PULSE VOLTAGE ELECTROPLATING

DEVELOPMENT OF TITANIUM DIOXIDE BASED SOLAR CELL BY ADDITION OF IMPURITY AND COPPER PARTICLE INSERTION USING PULSE VOLTAGE ELECTROPLATING METHOD

PhD Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 15:44:49
Oleh : MAMAT ROKHMAT (NIM : 30212005), Department of Physics
Dibuat : 2017-06-09, dengan 8 file

Keyword : titanium dioksida, sel surya, copper(II) nitrate trihydrate, partikel CuO, partikel tembaga, metode elektroplating, pulse voltage electroplating

Peningkatan efisiensi sel surya berbahan dasar TiO2 telah berhasil dilakukan dengan penambahan impuritas copper(II) nitrate trihydrate (Cu-NT) maupun partikel tembaga oksida (CuO) pada lapisan TiO2. Sel surya ini tersusun atas transparent conducting electrode (TCO), lapisanTiO2 sebagai lapisan aktif, polimer elektrolit sebagai media transpor lubang dan aluminium sebagai counter electrode. Efisiensi sel surya meningkat menjadi 0,04% untuk penambahan dengan Cu-NT dan sebesar 0,17% untuk penambahan dengan partikel CuO. Efisiensi sel surya meningkat seiring dengan meningkatnya fraksi berat Cu-NT maupun partikel CuO yang ditambahkan sampai mencapai nilai optimum saat fraksi berat Cu-NT sebesar 1,4 %wt dan penambahan partikel CuO sebesar 1,8 %wt. Keberadaan impuritas ini mampu memperbaiki spektrum serapan lapisan TiO2 sehingga dapat meningkatkan kinerja sel surya. Untuk memperbaiki proses transpor elektron yang telah dihasilkan pada lapisan TiO2 maka dilakukan penyisipan partikel logam tembaga (Cu) pada ruang di antara partikel-partikel TiO2. Penyisipan partikel tembaga dilakukan pada lapisan TiO2 yang mengandung 1,4 %wt Cu-NT menggunakan metode traditional electroplating (TEP) dengan sumber tegangan konstan sebesar 5 volt selama 10


detik. Efisiensi sel surya sebesar 0,35% dengan fill factor (FF) sebesar 0,31 diperoleh setelah dilakukan penyisipan partikel tembaga dan jumlah kandungan partikel tembaga sebesar 5,77%. Keberadaan partikel tembaga ini mampu


memperbaiki proses transpor elektron menuju elektroda utama, sehingga mengurangi proses rekombinasi antara elektron dan lubang. Metode pulse voltage electroplating (PVEP) telah berhasil dikembangkan untuk mengontrol kandungan partikel tembaga yang tersisipkan pada lapisan TiO2. Jumlah kandungan patikel tembaga dapat dikontrol melalui pengaturan duty cycle dan lamanya waktu elektroplating. Peningkatan performansi sel surya pun berhasil dicapai dengan penyisipan partikel tembaga menggunakan metode PVEP ini. Dengan menggunakan duty cycle 60% selama 30 detik, efisiensi tertinggi sel surya dapat dicapai, yaitu sebesar 2,21% dengan FF sebesar 0,30. Pengembangan model matematis pun diusulkan untuk menjelaskan hubungan antara kandungan partikel tembaga dengan efisiensi sel surya yang diperoleh. Model yang diusulkan pun memiliki kedekatan nilai dengan data eksperimen yang diperoleh. Treatment sel surya dengan NaOH berhasil meningkatkan performansi sel surya. Efisiensi sel surya meningkat menjadi 3,5% dan FF sebesar 0,40 setelah dilakukan NaOH post-treatment. Peningkatan ini terjadi karena pengaruh penambahan ion Na+ meningkatkan konduktivitas ionik elektrolit. Di samping itu, ketika NaOH


post-treatment dilakukan maka tingginya luas permukaan spesifik terbentuk pada counter electrode aluminium. Akibatnya, hal ini akan meningkatkan kontak antara aluminium dan elektrolit.

Deskripsi Alternatif :

Efficiency improvement of TiO2 based solar cells has been done successfully by adding copper (II) nitrate trihydrate (Cu-NT) and copper oxide (CuO) particle impurity to TiO2 layer. This solar cell is a multilayer sandwich containing a transparent conducting electrode (TCO), a TiO2 active layer, a polymer electrolyte as a hole transport medium and an aluminum as a counter electrode. The solar cell efficiencies increased up to 0.04% and 0,17% for the addition of Cu-NT and CuO particles to TiO2 layer, respectively. Efficiency of the cell increases with the weight fraction of Cu-NT and CuO particles that was added to TiO2 layer until achieve the optimum value, i.e. when the weight fraction of Cu-NT at 1.4% wt and CuO particles at 1.8% wt. The presence of an impurity is able to improve the absorption spectrum of the TiO2 layer so as to improve the performance of the solar cells. To improve the electron transport process that has been generated in the TiO2


layer, the insertion of copper (Cu) particles on the space between the particles of TiO2 was used. The insertion of copper particles was performed on the TiO2 layer containing of 1.4 %wt of Cu-NT using a traditional electroplating method (TEP) with a constant voltage source of 5 volt for 10 seconds. The efficiency of 0.35% and the fill factor (FF) of 0.31 was achieved after the insertion of the copper


particles, where the number of copper particles content was 5.77%. The presence of copper particles is able to improve electron transport process to quickly move to the primary electrode, thereby reducing the recombination between electron and hole. Pulse voltage electroplating method (PVEP) was developed to control the particle content of copper that was inserted in the TiO2 layer. Copper particle content can be controlled by setting the duty cycle and the time of electroplating. Solar cell performance improvement was achieved by insertion of a copper particle using this PVEP method. By using a duty cycle of 60% for 30 seconds, the highest efficiency solar cells can be achieved up to 2.21% with a FF of 0.30. Development of a mathematical model was proposed to explain the dependence of copper


particles content to the solar cells efficiency. The proposed model also has a closeness with experimental data obtained. Treatment of solar cells with NaOH was performed to improve the performance of solar cell. The efficiency of the cell improves to 3.5% and and the FF of 0.40 after


NaOH post-treatment. This improvement occurred due to the addition of Na+ ions which increases the ionic conductivity of the electrolyte. Besides, when the posttreatment is performed, a high specific surface area is generated in the aluminum counter electrode. Consequently, this will improve the contact between aluminum and the electrolyte.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiDepartment of Physics
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing : Prof. Dr. Eng. Mikrajuddin Abdullah, Editor: Ratnasari

Download...