Perpustakaan Digital ITB

ZnO merupakan material semikonduktor yang digunakan sebagai fotoanoda pada DSSC di awal pengembangannya. Aplikasi ZnO sebagai fotoanoda pada DSSC tidak menghasilkan efisiensi yang tinggi, sehingga peranan ZnO kemudian digantikan oleh TiO2. Permasalahan utama pada semikonduktor ZnO sebagai fotoanoda terletak pada interaksi antara permukaan kristal ZnO dengan zat warna, yakni terjadinya pelarutan ZnO menjadi Zn2+ yang disusul oleh pembentukan agregat zat pemeka yang membentuk lapisan isolator pada permukaan semikonduktor. Salah satu strategi yang dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut adalah memodifikasi morfologi ZnO. Morfologi ZnO dengan bidang muka kristal yang kaya akan terminasi O dapat meminimalisir pelarutan ZnO dan agregasi zat pemeka pada permukaan semikonduktor. Terdapat penelitian yang melaporkan bahwa dengan menggunakan zat pemeka yang sama, perbedaan morfologi pada ZnO menghasilkan perbedaan dalam efisiensinya. Hal ini menunjukkan bahwa bentuk dan morfologi partikel ZnO sangat berpengaruh terhadap efisiensi DSSC yang dihasilkan. Pada penelitian ini dilakukan sintesis ZnO menggunakan metode hidrotermal dalam sistem emulsi. Sistem emulsi dapat mempengaruhi pertumbuhan partikel dengan mengatur ukuran, bentuk, dan morfologi yang dihasilkan. Tahap pertama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sintesis material menggunakan sistem emulsi surfaktan CTAB. Pembuatan emulsi stabil dilakukan dengan cara menambahkan larutan fasa polar (air, Zn(Ac)2.2H2O, urea, surfaktan) tetes demi tetes ke dalam fasa nonpolar (toluena, n-butanol) sambil dilakukan pengadukan cepat selama 30 menit. Tahap pereaksian dilakukan dengan cara mereaksikan emulsi stabil secara hidrotermal pada suhu 120 ºC selama 24 jam. Hasil yang diperoleh kemudian disaring, dicuci menggunakan etanol, air bebas ion, dan aseton, dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 400 ºC selama 4 jam. Produk hasil kalsinasi dikarakterisasi menggunakan spektroskopi Raman, XRD, FE-SEM, fisisorpsi gas nitrogen, dan UV-Vis DRS. Parameter yang divariasikan adalah kondisi keasaman (pH) larutan, komposisi urea, jenis prekursor, serta waktu sintesis. Analisis menggunakan XRD menunjukkan struktur kristal material hasil sintesis merupakan struktur ZnO heksagonal wurtzite dengan rerata ukuran kristal sebesar 27,18 nm. Berdasarkan hasil FE-SEM, material yang diperoleh berbentuk lembaran berpori dengan ketebalan tepi berkisar ±40–70 nm. Ukuran kristalit dan ukuran pori pada permukaan lembaran semakin besar seiring meningkatnya komposisi urea pada sampel. Bentuk dan ukuran partikel hasil sintesis juga dapat diatur dengan mengubah kondisi keasaman (pH) larutan dalam media emulsi. Pada konsentrasi OH- yang tinggi, material yang diperoleh berbentuk batang dengan ketebalan berkisar ±0,5–1 µm. Pada berbagai variasi sintesis lain, diperoleh morfologi material yang tidak jauh berbeda namun mempunyai ukuran kristalit yang cukup berbeda. Selain itu, material hasil sintesis menunjukkan peningkatan ukuran kristalit pada komposisi urea yang lebih banyak dan waktu sintesis yang lebih lama. Analisis sifat optik pada seluruh material hasil sintesis menunjukkan adanya proses absorpsi dan mulai teramatinya tepi absorpsi pada daerah panjang gelombang ?390 nm. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadinya intrinsic band gap absorption pada partikel ZnO untuk transisi elektron dari orbital 2p pada atom oksigen ke orbital 3d pada atom seng. Energi celah pita material lembaran berpori adalah ?3,17 eV dan material berbentuk batang adalah ?3,14 eV, hal ini menunjukkan terjadinya pergeseran merah pada celah pita optik jika dibandingkan dengan material ruah ZnO (~3,37 eV). Hasil ini mengindikasikan adanya cacat pada kristal ZnO hasil sintesis.