Perpustakaan Digital ITB

KCC-1, material silika berstruktur nano dengan morfologi bicontinuous concentric lamellar (bcl), telah menarik banyak perhatian karena memiliki luas permukaan yang besar serta struktur pori terbuka tiga dimensi yang menyebabkan akses ke bagian dalam partikel lebih mudah. Hal ini akan mendukung aplikasi maju dari silika berpori, di antaranya dalam bidang fotokatalisis dan sel surya. Meskipun silika bcl menunjukkan berbagai sifat unggul, kajian mengenai morfologi serta penerapannya dalam dye-sensitized solar cell (DSSC) masih terbatas. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh waktu sintesis silika bcl pada tekanan atmosfer terhadap morfologi material serta mempelajari pengaruh pencampuran silika bcl pada fotoanode TiO2 terhadap kinerja DSSC dengan elektrode lawan grafit/PANI. Pada penelitian ini, silika bcl disintesis menggunakan metode refluks dengan waktu sintesis yang bervariasi. Karakterisasi morfologi silika bcl dilakukan menggunakan FESEM dan HRTEM. Hasil pengamatan menggunakan FESEM menunjukkan bahwa silika bcl yang disintesis berbentuk bola dengan diameter berkisar 196–525 nm. Citra FESEM juga menunjukkan bahwa silika bcl memiliki morfologi berupa kerutan berstruktur lamela dengan ketebalan 9–11 nm yang tersusun secara konsentris dan saling terhubung. Seiring dengan meningkatnya waktu sintesis, ukuran partikel rata-rata silika bcl semakin besar. Citra FESEM dapat dianalisis lebih lanjut menggunakan perangkat lunak ImageJ untuk mendapatkan citra biner. Hasil kuantisasi citra biner silika bcl menunjukkan bahwa rasio luas penampang lamela semakin kecil seiring dengan bertambahnya waktu sintesis. Simulasi model dekomposisi spinodal Cahn-Hilliard menggunakan MATLAB juga dapat menggambarkan rasio luas penampang lamela dari silika bcl. Selain itu, untuk mengkarakterisasi tekstur citra FESEM, dapat dilakukan perhitungan entropi Shannon. Hasil pengamatan HRTEM menunjukkan bahwa partikel silika bcl terdiri dari lamela yang tersusun secara konsentris dan terdistribusi seragam ke segala arah. Citra HRTEM dapat diproses lebih lanjut menggunakan perangkat lunak ImageJ untuk menghasilkan plot gray value yang menggambarkan profil morfologi material. Plot gray value garis dan melingkar dari citra HRTEM menunjukkan bagian inti silika bcl memiliki kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bagian tepi partikel. Hal ini membuktikan bahwa lamela pada silika bcl tersusun secara konsentris menuju inti partikel. Silika bcl yang disintesis selama 48 jam memiliki konsentrisitas terbesar. Pada penelitian ini, pengembangan fotoanode dilakukan dengan penambahan silika bcl yang berperan sebagai mikroreflektor internal. Fotoanode dengan 10% silika bcl menghasilkan efisiensi tertinggi dengan nilai 2,813%. Efisiensi tersebut meningkat sebesar 25,4% dari fotoanode tanpa mikroreflektor internal. Penambahan mikroreflektor internal mampu meningkatkan kinerja sel DSSC secara keseluruhan. Namun, setelah penambahan silika bcl di atas 10%, efisiensi sel yang dihasilkan cenderung stabil di angka 2,5%. Sementara itu, fotoanode dengan 10% silika bcl yang disintesis selama 6 jam memberikan efisiensi lebih tinggi (2,715%) dibandingkan dengan silika bcl yang disintesis selama 18 dan 72 jam.