Perpustakaan Digital ITB

Menurut Richard E. Smalley, energi menempati posisi teratas sebagai isu global pada tahun 2050 karena diyakini sebagai kunci untuk menyelesaikan persoalan ketersediaan air, lingkungan, hingga populasi manusia. Untuk mengatasi isu lingkungan yang dihasilkan dari energi fosil, PBB merumuskan energi ramah lingkungan sebagai salah satu faktor dalam Sustainable Development Goals 2030. Matahari dan angin sebagai energi terbarukan diyakini dapat memaksimalkan suplai energi terutama di negara berkembang. Generasi sel surya yang berpotensi untuk dikembangkan ialah dye-sensitized solar cell (DSSC). DSSC merupakan sel fotoelektrokimia dengan prinsip konversi energi yang menyerupai fotosintesis tumbuhan. Komponen utama DSSC terdiri dari photoanode, dye, elektrolit, dan counter-electrode. Fotoanoda bertindak sebagai pengonversi energi foton untuk mengeksitasi elektron. Adapun oksida logam yang dapat dimanfaatkan sebagai fotoanoda, yaitu TiO2, ZnO, SnO2, dan Nb2O5. Salah satu sumber utama TiO2 di alam adalah bijih ilmenit (FeTiO3). Pada penelitian berbasis studi literatur ini, rekayasa karakteristik TiO2 dari bijih ilmenit melalui kalsinasi (perlakuan panas) bertujuan untuk mengoptimasi nilai konversi energi DSSC. Penelitian berbasis studi literatur ini, literatur yang digunakan berkaitan dengan proses sintesis konsentrat ilmenit dengan metode fusi kaustik hingga pemanfaatan TiO2 sebagai fotoanoda DSSC. Batasan masalah pada penelitian ini, yaitu persen berat TiO2 minimum untuk bahan fotoanoda adalah 90% dan perbedaan durasi kalsinasi serta ketebalan lapisan semikonduktor TiO2 diabaikan. Variabel tetap pada penelitian ini adalah persen berat serbuk TiO2 dengan variabel peubah berupa temperatur kalsinasi serbuk TiO2 sebelum diaplikasikan untuk fotoanoda DSSC. Hasil penelitian berbasis studi literatur menunjukkan bahwa serbuk TiO2 sintesis konsentrat ilmenit dengan metode fusi kaustik memiliki karakteristik berupa ukuran partikel yang tergolong fine particles, kriteria pori berupa mesopori, dan struktur kristal didominasi fasa anatase dengan nilai energi celah pita 2,6-3,0 eV. Untuk mendapatkan nanopartikel TiO2, metode sol-gel dapat dilakukan dengan mengatur rasio TiOSO4 dan aquadest pada tahap hidrolisis untuk mempercepat reaksi dan menggunakan NH4OH sebagai pengatur pH. Selain itu, penambahan pluronic P123 juga berperan dalam pembentukan pori. Peningkatan temperatur kalsinasi serbuk TiO2 sintesis berbanding lurus terhadap transformasi fasa anatase menjadi rutile, kristalinitas, dan ukuran partikel namun berbanding terbalik terhadap luas permukaan spesifik, porositas, dan nilai energi celah pitanya. Efisiensi DSSC tertinggi terjadi pada rentang temperatur kalsinasi 450-550°C yang berkorelasi dengan optimalnya karakteristik TiO2 sebagai fotoanoda.