Perpustakaan Digital ITB

Sel surya merupakan suatu divais konversi energi yang menggunakan efek fotovoltaik untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik sebagai salah satu sumber energi terbarukan. Sel surya tersensitisasi pewarna (Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC) merupakan salah satu teknologi fotovoltaik generasi ketiga yang telah mendapat perhatian global yang signifikan karena proses fabrikasi yang sederhana, ramah lingkungan, dan kinerja yang tetap baik dalam pencahayaan rendah. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi konversi daya baik dengan memodifikasi struktur, material, maupun penambahan material lain pada DSSC. Salah satu modifikasi yang dapat dilakukan adalah dengan penambahan nanopartikel logam pada material aktif DSSC. Nanopartikel logam emas dan perak (AuNPs dan AgNPs) memiliki keunggulan pada sifat optiknya yaitu resonansi plasmon permukaan lokal (Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR). Dalam aplikasinya, LSPR tersebut memungkinkan AuNPs dan AgNPs dapat secara efisien menyerap dan menghamburkan cahaya, sehingga dapat memperluas spektrum penyerapan cahaya. Dalam penelitan di laboratorium kami sebelumnya menunjukkan peningkatan efisiensi konversi daya (Power Conversion Efficiency, PCE) dari divais sel surya generasi DSSC dari 4,18% menjadi 5,14% setelah penambahan nanopartikel emas dengan capping oleylamine (AuOA) ke dalam lapisan pewarna dye N-719, begitupun pada penambahan 5,66 wt.% nanopartikel emas dengan capping dodecanethiol (AuDT) meningkatkan PCE dari 1,58% menjadi 2,77%, dan hal serupa teramati juga pada penambahan nanopartikel perak. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan nanopartikel logam emas dan perak dengan capping 3-Mercaptopropionic Acid (AuMPA dan AgMPA) pada material aktif dye N-719 dalam aplikasi sel surya tersensitisasi pewarna (DSSC) yang diharapkan mampu meningkatkan efisiensi konversi energi daripada DSSC itu sendiri. 3-MPA sebagai capping pada Au dan Ag digunakan untuk menstabilkan nanopartikel dan memfasilitasi interaksi nanopartikel dengan dye yang dapat meningkatkan adsorpsi dan transfer elektron yang merupakan indikator penting dalam mempengaruhi efisiensi DSSC. Metode penelitian yang dilakukan adalah eksperimen yang terdiri dari beberapa tahapan utama yaitu preparasi larutan dye dan nanopartikel, karakterisasi material, dan fabrikasi divais DSSC. Karakterisasi material dilakukan menggunakan beberapa teknik untuk mempelajari sifat optik, kimiawi, dan morfologi yaitu melalui spektroskopi Ultraviolet-Visible (UV-Vis), spektroskopi Photoluminescence, spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR), dan Scanning Electron Microscope (SEM). Sementara itu, performansi divais ditentukan melalui pengukuran karakteristik arus-tegangan (I-V) menggunakan solar simulator. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi perubahan puncak-puncak absorbansi dye N-719 ketika dilakukan penambahan AuMPA maupun AgMPA. Perubahan ini diakibatkan dari adanya tumpang tindih antara puncak serapan khas dari dye dengan puncak plasmonik nanopartikel. Spektrum photoluminescence menunjukkan puncak emisi dye N-719 yang dipengaruhi oleh keberadaan nanopartikel dengan adanya pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih pendek. Hasil karakterisasi FTIR menunjukkan adanya pembentukan ikatan secara kimiawi antara dye dengan AuMPA maupun AgMPA ditunjukkan dengan adanya pergeseran pita vibrasi pada ikatan molekul utama S-bonding dan -C=O. Sementara itu, pengamatan SEM pada lapisan TiO2 yang direndam oleh dye N-719 menunjukkan permukaan yang tersusun atas lapisan halus dan merata tanpa aglomerasi besar, penambahan AuMPA atau AgMPA meningkatkan kerapatan dan kekasaran, disertai dengan kemunculan titik-titik terang yang mengindikasikan keberadaan serta distribusi nanopartikel di dalam lapisan mesopori TiO2. Hasil fabrikasi divais DSSC dengan dan tanpa penambahan AuMPA dan AgMPA menunjukkan efisiensi kerja dari divais DSSC referensi sebesar 3,32%. Penambahan AuMPA meningkatkan efisiensi sekitar 26% yaitu menjadi 4,19%. Selain itu, pada penambahan AgMPA dengan efisiensi yang diperoleh sebesar 3,76% yang menunjukkan peningkatan sekitar 13%. Peningkatan performa ini dimungkinkan terjadi karena efek plasmonik nanopartikel yang mampu memperkuat penyerapan cahaya dan memperbaiki transpor muatan.