Perpustakaan Digital ITB

Sel surya tersensitasi zat warna (DSSC) memiliki empat komponen utama, yaitu, elektrode kerja, zat warna, elektrolit, dan elektrode lawan. Elektrode lawan harus memiliki konduktivitas listrik dan daya reduksi elektrolit yang tinggi agar dapat mempertahankan aliran muatan dalam sistem. Elektrode lawan dengan kinerja tinggi dan paling banyak digunakan adalah kaca konduktif yang dilapisi oleh logam platina (Pt). Elektrode lawan Pt menjadi bagian termahal dalam DSSC sehingga pengembangan elektrode lawan bebas Pt merupakan langkah yang sangat penting. Pt dapat diganti dengan material lain seperti logam dan paduan logam, material karbon, senyawa logam transisi, komposit, dan polimer konduktif. Polianilina (PANI) merupakan polimer konduktif yang paling menjanjikan sebagai penganti Pt karena memiliki laju reaksi pada pasangan redoks I?/I? yang tinggi. PANI berhasil didepositkan di atas permukaan sintetik grafit menggunakan metode elektropolimerisasi. Analisis spektroskopi FTIR-ATR dan Raman mengonfirmasi PANI yang terdeposit sebagai PANI emeraldine salt (PANI ES). Morfologi nanofiber dikonfirmasi melalui analisis SEM dengan diameter serat yang makin besar seiring peningkatan variasi beban. PANI variasi beban 10% memberikan diameter rata-rata sebesar x? =80 nm dan ketebalan film terendah (11,56 ?m), RCT terendah (59,00 ?), RS terendah (40,06 ?), VOC tertinggi (0,688 V), dan JSC tertinggi (9,066 mA cm-2) yang menghasilkan kinerja tertinggi (??= 2,402 %). Metode elektropolmerisasi ramah lingkungan dan menghasilkan elektrode lawan PANI dengan kinerja tinggi, namun pengaplikasiannya pada pembuatan elektrode lawan berbasis komposit PANI, seperti PANI-Grafena, sulit dilakukan. Grafena merupakan material yang memiliki berbagai sifat luar biasa, serta bidang aplikasi yang luas. Electrochemically exfoliated graphene (EEG), merupakan bahan mirip grafena yang disintesis melalui metode elektrokimia. Sintesis EEG memerlukan waktu yang lebih singkat dan limbah kimia yang jauh lebih sedikit dibandingkan metode Hummers. Upaya modifikasi material EEG melalui metode ultrasonikasi diharapkan berdampak pada peningkatan cacat struktur, daya dispersi, dan kinerja EEG sebagai i elektrode lawan pada DSSC. Spektroskopi FTIR-ATR, XRD, dan Raman mengonfirmasi material EEG sebagai rGO. Analisis SEM-EDS memperlihatkan EEG mempunyai morfologi lapisan bertumpuk. Hasil studi dispersi menunjukkan bahwa ultrasonikasi berulang meningkatkan kemampuan dispersi material EEG. Analisis spektrum Raman mengonfirmasi terjadinya peningkatan cacat struktur seiring peningkatan jumlah pengulangan sonikasi, yang berdampak pada peningkatan aktivitas elektrokatalitik material EEG. Elektrode lawan EEG dengan 6-kali pengulangan sonikasi (EEG_6) memberikan kinerja tertinggi (??= 0,890 %), sedangkan reduced graphene oxide (rGO) metode Hummers sebesar 0,714%. Elektrode lawan campuran polianilina (metode konvensional), grafit dan EEG_6 (PG_EEG_6) memberikan efisiensi sebesar 2,493%, lebih tinggi dari elektrode lawan Pt (??= 1,626%), sebagai dampak signifikan dari jumlah cacat struktur pada material EEG_6. Gaya elektrostatik yang kuat antara lembaran grafena dapat menyebabkan penumpukkan kembali pada lembaran EEG. Keberadaan MnO2 dalam EEG, selain meningkatkan cacat struktur juga menghasilkan hambatan sterik yang mencegah penumpukkan kembali lembaran grafena. MnO2 merupakan oksida logam transisi yang memiliki reaksi redoks yang cepat dan reversibel pada permukaannya, murah dan ramah lingkungan. Sayangnya, MnO2 memiliki konduktivitas listrik yang buruk. Pembuatan komposit EEG-MnO2 diharapkan menghasilkan material dengan konduktivitas dan aktivitas elektrokatalitik yang tinggi. Kinerja elektrode lawan sampel EEG_Mn (??= 1,87 %) sebanding dengan elektrode platina (??= 1,84 %). Namun, kinerja sampel EEG_Mn yang dianil pada suhu 450°C selama 2 jam (EEG_Mn_450) hanya memberikan efisiensi sebesar 1,78 %. Pembuatan komposit PANI_EEG_Mn diharapkan dapat berdampak pada peningkatan performa EEG_Mn. Namun, hasil pengujian pada elektrode lawan PANI_EEG_Mn menunjukkan kinerja yang lebih rendah dengan efisiensi 1,56%. Campuran PANI dan EEG_Mn (PANI/EEG_Mn) memberikan efisiensi sebesar 2,10 %. Hasil yang lebih signifikan ditunjukkan oleh elektrode lawan campuran PANI dan EEG_Mn_450 (PANI/EEG_Mn_450) dengan efisiensi sebesar 2,34 %. Performa elektrode lawan PANI/EEG_Mn_450 27,2% lebih tinggi dibandingkan performa elektrode lawan Platina. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa material EEG_Mn_450 merupakan material rGO-MnO2 sehingga PANI/EEG_Mn_450 merupakan material PANI/rGO-MnO2. Penggunaan material EEG yang termodifikasi sonikasi sebagai bahan pembuatan PANI/rGO-MnO2 yang diaplikasikan sebagai material elektrode lawan dalam DSSC belum pernah dilakukan. Komposit PANI/rGO-MnO2 berpotensi besar untuk digunakan sebagai elektrode lawan dalam DSSC yang bebas platina. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan pada pengembangan teknologi sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan guna mengatasi permasalahan energi dan lingkungan khususnya di Indonesia.