729-1432-1-pb

6
Indo. J. Chem. Sci. 1 (2) (2012) Indonesian Journal of Chemical Science http://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/ijcs © 2012 Universitas Negeri Semarang ISSN NO 2252-6951 Info Artikel Abstra ELEKTRODA SOLAR CELL BERBASIS KOMPOSIT TiO 2 /SiO 2 SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN Ade Yulia Kusuma Dewi*), Sigit Priatmoko, dan Sri Wahyuni Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang Gedung D6 Kampus Sekaran Gunungpati Telp. (024)8508112 Semarang 50229 Sejarah Artikel: Diterima Juli 2012 Disetujui Agustus 2012 Dipublikasikan November 2012 Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan elektroda solar cell komposit TiO 2 /SiO 2 . Permasalahan dalam penelitian adalah seberapa besar pengaruh SiO 2 terhadap nilai band gap dan kinerja elektroda sel TiO 2 . Tujuan dalam penelitian adalah mensintesis semikonduktor TiO 2 /SiO 2 dan mempelajari pengaruh konsentrasi SiO 2 terhadap kinerja solar cell. Komposit disintesis menggunakan metode sol-gel dengan prekursor TiIPP dan TEOS. Karakterisasi terhadap material hasil sintesis meliputi: band gap, bentuk dan ukuran kristal, morfologi permukaan dan komposisi komponen penyusunnya berturut-turut menggunakan DR-UV, XRD dan SEM-EDX. Solar cell diuji kinerjanya menggunakan lampu UV dengan panjang gelombang 365 nm. Penambahan SiO 2 sebesar 0, 10, 15 dan 20 % mol menghasilkan nilai band gap berturut-turut sebesar 3,39 eV; 3,25 eV; 3,23 eV dan 3,42 eV dan efisiensi berturut-turut sebesar 0,0607%; 1,1471%; 2,2234% dan 0,0286%. Nilai efisiensi terbaik diberikan oleh komposit TiO 2 /SiO 2 dengan konsentrasi SiO 2 15 % mol. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa komposit TiO 2 /SiO 2 memiliki struktur kristal tetragonal dengan ukuran partikel 16,24 nm - 9,38 nm, meskipun bentuk morfologi permukaannya kurang homogen. Alamat korespondensi: E-mail: [email protected], HP:08562783949 Kata kunci: sol-gel komposit SiO 2 solar cell The research to product Electrodes Solar Cell based on TiO 2 /SiO 2 Composite for Alternative Energy development has been done. The problem research is how much impact addition of SiO 2 on the band gap value and performance electrode cell TiO 2 . The purposes of this study are to synthesize the semiconductor TiO 2 /SiO 2 and to know the effect of the concentrating of SiO 2 toward the performance solar cell. Composite is synthesized with sol-gel method using precursor TiIPP and TEOS. Characterizations of the material result of synthesis consist of band gap, crystal shape and size, morphology surface and the composition of composite element TiO 2 /SiO 2 using DR-UV, XRD and SEM- EDX, respectively. Solar cell’s performance is tested using UV lamp with 365 nm wavelength. The addition of SiO 2 0, 10, 15, and 20 % mol produces 3.39 eV; 3.25 eV; 3.23 eV and 3.42 eV band gap value and 0.0607%; 1.1471%; 2.2234% and 0.0286% efficiency value respectively. The result of the performance test shows that the best efficiency value is given by solar cell TiO 2 /SiO 2 composite with the concentration of SiO 2 is 15 % mol. The result of the characterization XRD shows that TiO 2 /SiO 2 composite has a tetragonal crystal structure and 16.24 nm – 9.38 nm particle size in spite of non-homogeneous surface morphology.

Upload: melinda-wardani

Post on 07-Aug-2015

20 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: 729-1432-1-PB

Indo. J. Chem. Sci. 1 (2) (2012)Indonesian Journal of Chemical Science

http://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/ijcs

© 2012 Universitas Negeri SemarangISSN NO 2252-6951

Info Artikel Abstrak

Abstract

ELEKTRODA SOLAR CELL BERBASIS KOMPOSIT TiO2/SiO2 SEBAGAIENERGI ALTERNATIF TERBARUKANAde Yulia Kusuma Dewi*), Sigit Priatmoko, dan Sri WahyuniJurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri SemarangGedung D6 Kampus Sekaran Gunungpati Telp. (024)8508112 Semarang 50229

Sejarah Artikel:Diterima Juli 2012Disetujui Agustus 2012Dipublikasikan November2012

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan elektroda solar cell kompositTiO2/SiO2. Permasalahan dalam penelitian adalah seberapa besar pengaruh SiO2terhadap nilai band gap dan kinerja elektroda sel TiO2. Tujuan dalam penelitianadalah mensintesis semikonduktor TiO2/SiO2 dan mempelajari pengaruhkonsentrasi SiO2 terhadap kinerja solar cell. Komposit disintesis menggunakanmetode sol-gel dengan prekursor TiIPP dan TEOS. Karakterisasi terhadapmaterial hasil sintesis meliputi: band gap, bentuk dan ukuran kristal, morfologipermukaan dan komposisi komponen penyusunnya berturut-turut menggunakanDR-UV, XRD dan SEM-EDX. Solar cell diuji kinerjanya menggunakan lampuUV dengan panjang gelombang 365 nm. Penambahan SiO2 sebesar 0, 10, 15 dan20 % mol menghasilkan nilai band gap berturut-turut sebesar 3,39 eV; 3,25 eV;3,23 eV dan 3,42 eV dan efisiensi berturut-turut sebesar 0,0607%; 1,1471%;2,2234% dan 0,0286%. Nilai efisiensi terbaik diberikan oleh komposit TiO2/SiO2dengan konsentrasi SiO2 15 % mol. Hasil karakterisasi XRD menunjukkanbahwa komposit TiO2/SiO2 memiliki struktur kristal tetragonal dengan ukuranpartikel 16,24 nm - 9,38 nm, meskipun bentuk morfologi permukaannya kuranghomogen.

Alamat korespondensi:E-mail: [email protected], HP:08562783949

Kata kunci:sol-gelkompositSiO2solar cell

The research to product Electrodes Solar Cell based on TiO2/SiO2 Composite forAlternative Energy development has been done. The problem research is howmuch impact addition of SiO2 on the band gap value and performance electrodecell TiO2. The purposes of this study are to synthesize the semiconductorTiO2/SiO2 and to know the effect of the concentrating of SiO2 toward theperformance solar cell. Composite is synthesized with sol-gel method usingprecursor TiIPP and TEOS. Characterizations of the material result of synthesisconsist of band gap, crystal shape and size, morphology surface and thecomposition of composite element TiO2/SiO2 using DR-UV, XRD and SEM-EDX, respectively. Solar cell’s performance is tested using UV lamp with 365 nmwavelength. The addition of SiO2 0, 10, 15, and 20 % mol produces 3.39 eV; 3.25eV; 3.23 eV and 3.42 eV band gap value and 0.0607%; 1.1471%; 2.2234% and0.0286% efficiency value respectively. The result of the performance test showsthat the best efficiency value is given by solar cell TiO2/SiO2 composite with theconcentration of SiO2 is 15 % mol. The result of the characterization XRDshows that TiO2/SiO2 composite has a tetragonal crystal structure and 16.24 nm– 9.38 nm particle size in spite of non-homogeneous surface morphology.

Page 2: 729-1432-1-PB

93

AYK Dewi / Indonesian Journal of Chemical Science 1 (2) (2012)Pendahuluan

Ketersediaan energi merupakan hal pokokbagi laju pertumbuhan ekonomi, kualitaskehidupan manusia, dan stabilitas dunia. WorldBank memperkirakan bahwa kebutuhan energiakan berlipat ganda (mencapai 30 trilyun) padatahun 2050 mendatang dengan meningkatnyapopulasi dunia yang mencapai 9 milyarpenduduk disertai dengan perkembanganteknologi dan pertumbuhan ekonomi. Bahanbakar fosil sekarang ini hanya mencukupi 80%dari kebutuhan energi diseluruh dunia (Lucky,2008).

Energi surya dianggap sebagai energialternatif yang paling menjanjikan sebagaipengganti bahan bakar fosil untuk mengatasikrisis energi di dunia. Energi total dari matahariyang dapat diserap bumi sekitar 3 x 1024 joule,yaitu sekitar 104 lebih besar daripada kebutuhanenergi di dunia sekarang ini. Sel surya atau solarcell merupakan alat yang dapat digunakan untukmengkonversi energi matahari menjadi energilistrik sehingga energi matahari seharusnyadapat dimanfaatkan secara maksimal (Phani etal., 2001).

TiO2 adalah salah satu material yangbanyak dikembangkan sebagai elektroda solarcell karena sifat semikonduktornya.Semikonduktor titania (TiO2) bersifat inert,tidak berbahaya, relatif murah dan reaktifterhadap cahaya sehingga memiliki karakteristikoptik yang baik. Semikonduktor TiO2 hanyaaktif dalam daerah cahaya UV (Linsebigler etal., 2005).

Pada aplikasi solar cell, semikonduktortitania masih menghasilkan efisiensi yangrendah. Hal ini dikarenakan terjadinyarekombinasi prematur di dalam sel yangmenyebabkan proses transfer elektron menjaditidak maksimal. Oleh karena itu, para penelitimulai mengembangkan penelitiannya denganmemodifikasi TiO2 dalam bentuk komposit(Maddu, 2010).

Material silika merupakan material yangdapat dikompositkan dengan titania padaaplikasi solar cell komposit, hal ini karenaadanya SiO2 sebagai material komposit secaraefektif dapat meningkatkan stabilitas fase kristalanatase TiO2, membatasi pertumbuhan kristalitdan meningkatkan luas permukaan bahansemikonduktor. Namun demikian, dalampenambahan SiO2 perlu dilakukan pengontrolankarena porositas bahan, tingkat keseragamanpori, dan homogenitas sebaran logam pada

semikonduktor merupakan faktor-faktor yangjuga menentukan kualitas bahan semikonduktor(Hidayat, 2005).

Metode sol-gel mempunyai kelebihanyaitu mudah, pencampuran dapat terjadisempurna dan fase yang dihasilkan homogen.Metode ini dapat diaplikasikan untuk sintesisTiO2 yang dikompositkan dengan SiO2 sehinggaukuran partikel dan homogenitasnya menjaditerkontrol (Liqun et al., 2005).

Penelitian ini mempelajari pengaruhpenambahan SiO2 untuk membentuk kompositdengan TiO2 terhadap band gap yang dihasilkandan pengaruhnya terhadap kinerja solar cell.Penelitian ini juga mempelajari karakteristikkomposit TiO2/SiO2 dari hasil metode sol-gelyang meliputi morfologi permukaan, strukturkristal dan ukuran kristal komposit tersebutmenggunakan XRD dan SEM-EDX.Metode Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian iniadalah seperangkat alat gelas (Pirex), Magneticstirrer (IKAMAG), Oven (Memmert), pipettetes, neraca analitik (Ohaus), universal indicator(E. Merck), Furnace (Barnstead Thermolyne1400), Spektrofotometer UV-Vis mini(Shimadzu), X­Ray Diffractometer (Shimadzu),Diffuse Reflectance UV (DR-UV) (Shimadzu UV-1700), SEM-EDX (JEOL JSM-6360LA),Luxmeter (Lutron) dan lampu UV (SpectrolineModel CM-10). Bahan yang digunakanberkualitas analytical grade dalam penelitian iniadalah TiIPP (titanium (IV) isopropoxide) 98%(E. Merck), TEOS (tetraetilortosilikat) 97% (E.Merck), etanol 96% (E.Merck), HCl 98% (E.Merck), polivinil alkohol (PVA), etilen glikol,KI (kalium iodida), Ekstrak kulit manggis,aquades, dan Substrat PET:ITO (In2O3:Sn) 3 x 3cm (Sigma Aldrich).

Substrat PET:ITO berukuran 3 x 3 cmdibersihkan terlebih dahulu dengan merendamsubstrat menggunakan aquades dan etanolmasing-masing selama 5 menit, kemudiandikeringkan pada suhu kamar (25º C).

Pembentukan komposit TiO2/SiO2dilakukan dengan metode sol-gel yaitu TiIPPsebanyak 8,80 mL ditambahkan ke dalam 143mL etanol dan ditambahkan variasi %mol SiO2sebanyak 0, 10, 15, dan 20 % mol. Larutandiaduk selama 15 menit pada temperatur ruangdan ditambahkan larutan HCl sebanyak 0,5 mL.Selanjutnya, akuades ditambahkan pada larutandan diaduk selama 30 menit, larutan didiamkanselama 24 jam sampai terbentuk sol. Sol yang

Page 3: 729-1432-1-PB

AYK Dewi / Indonesian Journal of Chemical Science 1 (2) (2012)

94

terbentuk dioven pada suhu 120o C selama 10jam, kemudian difurnace pada suhu 500o Cselama 2 jam. Serbuk yang dihasilkan dilapiskanpada substrat fleksibel ITO pada bagiankonduktifnya dengan ukuran 2 x 2 cm dandioven pada suhu 60º C selama 3 jam dandikarakterisasi dengan menggunakan XRD,SEM-EDX, dan DR-UV.

Elektroda karbon sebagai elektroda lawandibuat dengan melarutkan serbuk karbon dalampolivinil alkohol 1% dengan perbandingan 1:1,artinya setiap 1 gram serbuk karbon dilarutkandalam polivinil alkohol (PVA) 1% sebanyak 1mL. PVA 1% disintesis dengan cara melarutkanPVA sebanyak 1 gram dalam pelarut airsebanyak 100 mL. Grafit ditambahkan denganPVA agar terbentuk kontak yang baik sesamapartikel karbon dan ITO. Campuran tersebutkemudian dilapiskan ke substrat fleksibel ITOpada bagian konduktifnya dengan ukuran 2x2cm dan dioven pada suhu 60º C selama 3 jam.

Sebelum digunakan sebagai elektrodakerja, komposit TiO2/SiO2 terlebih dahuludirendam dengan larutan dye selama 1 jam.Larutan dye dibuat dengan cara menimbang 15gram kulit bagian dalam buah manggis danmenghaluskannya dengan mortar kemudiandirendam dalam campuran methanol:asamasetat:air (25:4:21 perbandingan volume) selama24 jam. Larutan kemudian difilter dengan kertassaring dan disimpan dalam botol berwarnagelap.

Larutan elektrolit iodolyte dibuat denganmencampurkan 0,375 gram kalium iodida (KI)ke dalam 5 mL etilen glikol, kemudianditambahkan 0,05 gram I2 ke dalam larutantersebut dan diaduk. Larutan disimpan dalambotol berwarna gelap dan tertutup.

Penyusunan solar cell dilakukan denganstruktur sandwich dan menyisakan 1 cm padabagian tepi substrat yang tidak terlapisi sebagaielektroda pada masing-masing kutubnya. Posisisubstrat yang terlapis komposit TiO2/SiO2 dibagian atas kemudian ditempeli denganelektroda karbon secara berhadapan. Diantarakedua elektroda ditetesi elektrolit dan dijepitmenggunakan paper klip.

Solar cell komposit TiO2/SiO2 dipasangkanantara elektroda positif dan negatifnya denganalat uji kinerja yang dihubungkan denganvariasi hambatan listrik (R), variasi hambatanyang diberikan dimulai dari 1 sampai 20000 Ω.Solar cell kemudian disinari dengan sumberfoton (sinar UV), dicatat besar potensial listrik

(V) dan arus listrik (I) yang dihasilkan.Hasil dan Pembahasan

Diffuse Reflectance Ultra Violet (DR-UV)digunakan untuk menganalisis band gapkomposit TiO2/SiO2. Perhitungan band gapdilakukan dengan menggunakan persamaanKubelka-Munk yaitu (Eg) diperoleh dari grafikhubungan antara [.h.c/]2 terhadap (h.c/)atau energi (eV). Band gap pada semikonduktoradalah (h.c/) pada saat [.h.c/]2 = 0 yangdiperoleh dari penarikan garis lurus memotongsumbu x dalam kurva antara energi foton (eV)terhadap [.h.c/]2. Grafik perhitungan bandgap komposit TiO2/SiO2 hasil sintesis denganpengaruh konsentrasi SiO2 ditunjukkan padaGambar 1.

Gambar 1. Grafik perhitungan band gapkomposit TiO2/SiO2 hasil sintesis denganpengaruh konsentrasi SiO2.

Berdasarkan Gambar 1 diperoleh band gapkomposit TiO2/SiO2 hasil sintesis seperti yangdisajikan pada Tabel 1.

Pada Tabel 1 dapat diketahui bahwasemakin kecil band gap maka efisiensi yangdihasilkan akan semakin besar. Hal inimenandakan bahwa konsentrasi SiO2 yangditambahkan dapat mempengaruhi nilai bandgap. Band gap yang terkecil diberikan oleh SiO2dengan konsentrasi 15 % mol sebesar 3,23 eV.Pada penambahan SiO2 20 % mol band gapkomposit mengalami perluasan. Hal inidikarenakan adanya kenaikan level pada pitakonduksi dan penurunan level pada pita valensiyang mengakibatkan jarak antara pita konduksidan pita valensi semakin jauh. Namun

Page 4: 729-1432-1-PB

95

AYK Dewi / Indonesian Journal of Chemical Science 1 (2) (2012)demikian, hasil ini lebih baik dibandingkandengan peneliti-peneliti terdahulu sepertiYuwono et al (2011) yang memperoleh band gapterbaik sebesar 3,48 eV untuk sel suryatersintetasi zat pewarna berbasis nanopartikelTiO2 dan Kim et al (2007) memperoleh band gapterbaik sebesar 3,43 untuk TiO2 yang dihibriddengan ZrO2.

Difraksi sinar-x digunakan untukmengetahui ukuran, struktur kristal danorientasi kristal dari semikonduktor TiO2/SiO2yang telah disintesis. Hasil analisis XRD yaitudifraktogram TiO2 murni dan kompositTiO2/SiO2 15 % mol diperlihatkan padaGambar 2.

Gambar 2. Pola difraksi TiO2 murni dankomposit TiO2/SiO2 15 % molPada Gambar 2, baik pada difraktogram

TiO2 murni maupun komposit TiO2/SiO2menunjukkan puncak 2 tertinggi berada pada25º, puncak ini merupakan kekhasan darisenyawa TiO2. Kristal SiO2 tidak terlihat padadifraktogram, sedangkan menurut data PowderDiffraction File (PDF) nomor 04-0379, peak SiO2seharusnya muncul dengan intensitas tinggipada 21º, hal ini karena kristal TiO2persebarannya tidak merata sehingga menutupikristal SiO2 yang persebaran dan bentuknyahomogen. Selain itu, adanya penambahan silikapada titania yang kurang dari 20% tidak begitumempengaruhi pola intensitas kristal padatanyang dihasilkan sehingga fase anatase tetapmendominasi puncak-puncak intensitas danakibatnya fase SiO2 menjadi kurang teramati.

TiO2 hasil sintesis telah memilikikesesuaian dengan material TiO2 dari dataPowder Diffraction File (PDF) nomor 04-0477yaitu kristal TiO2 fase anatase dengan orientasipenumbuhan kristal secara berturut-turut yaitu25,5º (101), 48,3º (200) dan 54,1º (211). Hal inisesuai dengan yang diharapkan dari penelitianini yaitu terbentuknya TiO2 fase anatase.

Melalui data XRD ukuran kristal hasilsintesis dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan Debye-Scherrer : D = 0,9/ cos.Berdasarkan perhitungan masing-masingpuncak diketahui bahwa ukuran partikel TiO2murni sekitar 16,24 nm dan TiO2/SiO2 15 %mol sekitar 9,38 nm. Semakin kecil ukuranpartikel maka luas permukaan diharapkansemakin besar sehingga daya absorbsi terhadapdye juga semakin besar.

Karakterisasi SEM dilakukan untukmengetahui morfologi permukaan TiO2/SiO2yang dilapiskan pada substrat fleksibel ITO.Morfologi permukaan TiO2 murni danTiO2/SiO2 15 % mol ditunjukkan pada Gambar3.

Gambar 3. Foto SEM dengan perbesaran20000x, (a) TiO2 murni, (b) TiO2/SiO2 15 %molBerdasarkan hasil analisis Scanning Electron

Microscope (SEM) pada Gambar 3a tampakbahwa lapisan TiO2 yang berpori dengan bentukkristal bulat-bulat. Akan tetapi, berbeda denganGambar 3b yang memperlihatkan lapisanTiO2/SiO2 dengan permukaan yang tidakterlihat adanya kristal-kristal sebagaimana padaTiO2 murni, hal ini karena adanya agregat-agregat SiO2 yang tidak menempel pada TiO2,ketidakhomogenan ini juga kemungkinandiakibatkan adanya sintering yaitupenggerombolan kristal karena adanyapemanasan yang tinggi.

Energy Dispersive X­Ray Spectroscopy (EDX)digunakan untuk mengidentifikasi danmenentukan komposisi unsur dari sampel TiO2murni dan komposit TiO2/SiO2. Komposisiunsur hasil analisis EDX disajikan dalam Tabel2.Tabel 2. Komposisi unsur hasil analisis EDX

Berdasarkan analisis EDX pada Tabel 2,kadar unsur titanium dalam padatan TiO2/SiO2lebih kecil dibandingkan dalam padatan TiO2murni, hal ini dikarenakan adanya penambahansilika dalam padatan TiO2 sehingga sebagian

Page 5: 729-1432-1-PB

AYK Dewi / Indonesian Journal of Chemical Science 1 (2) (2012)

96

atom Ti dalam struktur kristal TiO2 ada yangtergantikan oleh atom Si. Oleh karena itu,unsur Ti akan terlepas dari ikatannya yangmenyebabkan komposisi unsur Ti dalampadatan komposit TiO2/SiO2 menjadiberkurang.Kinerja Solar Cell

Pada penelitian ini, sumber foton berasaldari lampu UV dengan panjang gelombang 365nm untuk menguji kinerja solar cell, lampu UVini digunakan sebagai pengganti sinar matahari.Sinar matahari terdiri dari berbagai spektrumdengan intensitas penyinaran yang sulit untukdifokuskan sehingga akan mengganggukestabilan arus dan potensial yang akan diukur.Lampu UV yang digunakan memberikanintensitas cahaya sebesar 11 Lux untuk jarak 10cm dari sumber cahaya ke permukaan solar cell.Kurva karakteristik I-V dari setiap solar cellkomposit yang dihasilkan ditunjukkan padaGambar 4.

Gambar 4. Kurva karakteristik solar cellkomposit TiO2/SiO2, (a) 0 % mol, (b) 10 %mol, (c) 15 % mol, dan (d) 20 % molBerdasarkan Gambar 4, keempat kurva

telah memperlihatkan karakteristik yang baikyaitu mampu mengubah energi foton menjadienergi listrik secara langsung dan dari kurvatersebut juga dapat ditentukan parameter-parameter solar cell, diantarnya teganganrangkaian terbuka (Voc), arus rangkaian pendek(Isc), tegangan maksimum (VMPP), arusmaksimum (IMPP) dan daya maksimum. Dariparameter-parameter tersebut dapat ditentukanfill factor (FF) dan efisiensi solar cell ().Parameter solar cell komposit TiO2/SiO2disajikan pada Tabel 3.

Pada Tabel 3 dapat dilihat bahwa Solar celldengan penambahan SiO2 15 % molmemberikan efisiensi paling baik. Penelitiansebelumnya yang dilakukan oleh Janlamool et al(2010) mendapatkan bahwa TiO2 yang

dikompositkan dengan SiO2 dapatmemunculkan sifat baru yang lebih baik. Padapenelitian ini, saat penambahan SiO2 20 % molkinerja dari solar cell terlihat menurun danmemberikan efisiensi paling kecil diantara yanglainnya bahkan lebih kecil dari efisiensi yangdihasilkan oleh TiO2 murni. Hal inikemungkinan disebabkan oleh membesarnyaband gap pada solar cell sehingga efisiensi kinerjasolar cell menjadi turun.Tabel 3. Parameter Solar Cell KompositTiO2/SiO2

Hasil penelitian ini memberikanperkembangan yang positif untuk prototipe solarcell skala laboratorium, jika dibandingkandengan hasil-hasil penelitian terdahulu oleh:Byranvand (2010) dalam fabrikasi nanokristalTiO2 untuk DSSC menggunakan sensitizerbuah delima memperoleh efisiensi terbaik1,26%; Maddu (2010) memperoleh efisiensiterbaik sebesar 0,45% untuk kompositTiO2/Ta2O5, dan Saehana (2011) memperolehefisiensi terbaik 1,2% untuk partikel TiO2 yangterdeposisi logam Cu.

Meskipun demikian, nilai efisiensi yangdiperoleh pada penelitian ini masih sangat kecil.Nilai efisiensi yang kecil dapat disebabkan olehbeberapa faktor. Faktor tersebut antara lainterbatasnya kemampuan sensitisasi molekulantosianin ke pita konduksi TiO2/SiO2 karenahanya mampu membentuk satu ikatan khelat.Selain itu, elektrolit yang digunakanmempunyai waktu penggunaan yang relatifsingkat dan mudah rusak serta menguap karenapanas. Rendahnya efisiensi konversi energiterutama akibat rendahnya arus yang dihasilkankarena beberapa faktor di atas dapatdiminimalisasi dengan mengganti antosianinmenggunakan zat warna lain dan ataumemodifikasi elektrolit sebagai donor elektron.

Karakteristik keluaran solar cell denganpenambahan SiO2 15 % mol paling baikdibandingkan dengan penambahan SiO2 0, 10atau 20 % mol. Hal ini bersesuaian dengankarakteristik semikonduktor dimana kompositTiO2/SiO2 15 % mol memperlihatakan nilaiband gap yang paling kecil dan ukuran kristaldalam skala nano. Akibatnya luas permukaanlebih besar untuk penyerapan dye dan transferelektron menjadi lebih cepat sehingga secara

Page 6: 729-1432-1-PB

AYK Dewi / Indonesian Journal of Chemical Science 1 (2) (2012)

97

keseluruhan menghasilkan efisiensi konversiyang lebih besar.Simpulan

Hasil penelitian membawa kepadakesimpulan bahwa komposit TiO2/SiO2dipreparasi dengan variasi konsentrasi SiO2memberikan hasil terbaik pada SiO2 15 %mol.Band gap terbaik dihasilkan oleh kompositTiO2/SiO2 dengan konsentrasi SiO2 15 % mol.Kinerja terbaik juga diberikan oleh solar cellkomposit TiO2/SiO2 15 % mol dengan nilai fillfactor dan efisiensi berturut-turut sebesar 53,3%dan 2,2234%. Karakteristik solar cell kompositTiO2/SiO2 didominasi oleh fase kristal anataseTiO2 dengan struktur kristal tetragonal danberukuran antara 10-20 nm yang termasukdalam kelompok nanopartikel.Daftar PustakaByranvand, M. Malekshashi, M.H Bazargan, A.Nemati Kharat. 2010. Fabrication andInvestigation of Flexible Dye SensitizedNanocristalline Solar Cell UtilizingNatural Sensitizer Operated with GoldCoated Electrode. Digest Journal ofNanomaterials and Biostructure. 5(3):645-650Hidayat, Sofwan. 2005. Sintesis MaterialPhotovoltaic SiO2­TiO2 Melalui Proses Sol­Geldengan Pengontrol Hidrolisis Asetil Asetonat.Skripsi. Kimia FMIPA Universitas NegeriSurakarta, SurakartaJanlamool, Jongsomijit. 2010. Characteristics ofTiO2-SiO2 Microparticle CompositesUsing Different Types of SiO2 Particle.Science Journal. 1(2):35-39Kim, Chang-Sik and Hyun-Dam Jeong. 2007.Band Gap Tuning TiO2-ZrO2 Hybrid ThinFilms. Journal Korean Chemistry.28(12):2333-2337

Linsebigler, A.L., Lu, G,. Yates, J.t., 2005.Photocatalysis on TiO2 Surfaces:Principles, Mechanism, and SelectedResult. Chem.Rev. 95:730-735Liqun, M., Qinglin, L., Hongxin D. and Zhang,Z. 2005. Systhesis of nanocrystalline TiO2with high photo-activity and large specificsurface area by sol-gel method. MaterialsResearch Bullein. 40:201-203Lucky, Rahima A. 2008. Synthesis of TiO2­BasedNanostructured Materials using A sol­gelProcess in Supercritical CO2. Thesis. TheUniversity of Western Ontario, CanadaMaddu A., Erwin Yudaswara, Irmansyah danArdian Arif. 2010. Sel Surya TersensitasiDye Padat Menggunakan FotoelektrodaKomposit TiO2/Ta2O5 dan Elektrolit GelPolimer. Jurnal Seminar Nasional Fisika.2:234-241Phani, G. Tulloch, D. Vittorio, dan I. Skyrabin.2001. Titania solar cells: new photovoltaictechnology.Journal Renewable Energy.226(3): 156-157Saehana, Sahrul., Rita Prasetyowati, Marina I.Hidayat, Pepen Arifin, Khairurrijal, danMikrajudin Abdullah. 2011. EfficiencyImprovement in TiO2-Particle Based SolarCells after Deposition of Metal in Spacesbetween Particles. International Journal ofBasic & Applied Sciences IJBAS­IJENS.11(6):15-28Yuwono, Akhmad Hermawan., DonantaDhaneswara, Alfian Ferdiansyah. 2011.Sel Surya Tersintetasi zat PewarnaBerbasis Nanopartikel TiO2 Hasil Prosessol-Gel dan Perlakuan Pasca-Hidrotermal.Jurnal Material dan energi Indonesia.1(3):127-140