Mekanisme Pembentukan Lapisan ZnOdigilib.its.ac.id/public/ITS-paper-41562-2310100027-2310100141...Proses penebalan Lapisan ZnO Arus relative konstan Bentuk Kurva Chronoamperometry

Mekanisme Pembentukan Lapisan ZnO

Grafik Chrono Amperometry pada berbagai pontensial (-0,5 V hingga -1,5V vs Ag/AgCl)

Grafik Chrono Amperometry Elektrodeposisi ITO Glass pada pontensial -0,5 V hingga-1,5V vs Ag/AgCl selama 30 menit

0.006

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

0.0000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Cath

odic

Cur

rent

(A)

Time (s)

Terbentuknya Zn(OH)2 Konduktivitas turun

Terbentuknya ZnOKonduktivitas meningkat

Proses penebalan Lapisan ZnOArus relative konstan

Bentuk Kurva Chronoamperometry Potensial -1,25V

b

a

cd

Untuk meyakinkan hal tersebutdilakukan uji CV pada 4 titik kurva Chronoamperometry

Hasil Voltammogram pada titik a

2H2O + 2e- H2 + 2OH-(10-7M) Eo = -0,216V vs Ag/AgCl

Hasil Voltammogram pada titik b

Zn2+ + 2e- Zn Eo = -0,858V vs Ag/AgCl

2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0,976V vs Ag/AgClEo =

Hasil Voltammogram pada titik c

2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0,976V vs Ag/AgClEo =

Hasil Voltammogram pada titik d

Zn2+ + OH- Zn(OH)2 Zn(OH)2 ZnO + H2O

Hasil Analisa EDX

Hasil EDX Potensial -1V vs Ag/AgCl

Potensial SaatElektrodeposisi

Rave(Ωm)

Tembaga Awal 4,16 x 10-6

-0,5V vs Ag/AgCl 4,07 x 10-6

-0,75V vs Ag/AgCl 3,57 x 10-6

-1V vs Ag/AgCl 3,29 x 10-6

-1,25V vs Ag/AgCl 3,41 x 10-6

-1,5V vs Ag/AgCl 1,43 x 10-6

Tabel Nilai Resistansi Elektroda Tembaga

Potensial SaatElektrodeposisi

Rave(Ωm)

ITO Glass Awal 62,5 -0,5V vs Ag/AgCl 37,56

-0,75V vs Ag/AgCl 8,15 -1V vs Ag/AgCl 8,95

-1,25V vs Ag/AgCl 6,21 -1,5V vs Ag/AgCl 5,42

Tabel Nilai Resistansi Elektroda ITO Glass

Hasil Analisa Arus dan Tegangan pada DSSC

Hasil Analisa Potensial vs Arus

Kurva I vs V untuk DSSC hasil pelapisan dengan potensial -1V pada berbagai intensitas cahaya

Hasil Analisa Potensial vs Power

Kurva W vs V untuk DSSC hasil pelapisan dengan potensial -1V pada berbagai intensitas cahaya

Pemberian tegangan yang berbeda pada saat elektrodeposisi memberikan pengaruh pada pembetukan lapisan ZnO. • Semakin tinggi potensial yang diaplikasikan saat elektrodeposisi maka

hasil lapisan akan tampak semakin tebal • Hasil pelapisan pada potensial rendah (-0,5V) menghasilkan lapisan

ZnO yang rata dan berpori, pada potensial yang lebih tinggi (-0,75V)lapisan tidak lagi menjadi berpori dan terbentuk struktur lempenganpipih, makin tinggi potensial (-1V;-1,25V dan -1,5V) lempengan pipih yang tebentuk menjadi semakin banyak, semakin tebal dan jaraknyamejadi semakin rapat (makin merata).

• Semakin tinggi potensial yang diaplikasikan pada saat elektrodeposisi, maka nilai hambatan listrik pada elektroda menjadi semakin kecil.

• ITO Glass yang telah dilapisi ZnO berhasil diaplikasikan menjadi DSSC namun dengan efisiensi kecil (sekitar 23%).

berbeda pada saat elektrodeposisi memberikan saat elektrodeposisi memberikan saat

Mohammad Rohmad W. 2310 100 027 Salman Faris 2310 100 141

Disusun oleh:

Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng Ir. Minta Yuwana, M.S

Pembimbing:

Kebutuhan manusia akan energiberbahan dasar minyak bumi terusmeningkat bertolak belakang denganpersediaannya yang terbatas

Perlunya pengembangansumber energi alternatifyang dapat menggantikanminyak bumi

Solar Cell dapat menjadi solusi energialternatif karena ketersediaanmatahari sebagai sumber energiyang melimpah dan tidak terbatasKebanyakan solar cell dipasaranmenggunakan bahan dasar silikonsehingga biayanya menjadi mahal

Luo,dkk (2011) Menyatakan bahwa zincoxide/tetrasulfonated copper phthalocyanine

(ZnO/TSPcCu) bisa digunakan sebagai material pembuatan solar cell pengganti silikon

Metode pembuatan lapisan ZnO seringkali masih menggunakansuhu dan tekanan tinggi, hal ini menyebabkan biaya produksimasih mahal

Pauporte, dkk (2009) menyatakan bahwa lapisantipis ZnO dapat dibuat dengan metode

elektrodeposisi pada suhu ruang denganmenjenuhkan larutan elektrolit dengan oksigen

Maka penelitian ini mencoba menggunakan metodeelektrodeposisi pada suhu ruang untuk pembuatan lapisantipis ZnO untuk aplikasi DSSC

Mempelajari dan mengevaluasi pengaruh dari potensial yang diaplikasikan saat elektrodeposisi terhadap morfologi dan karakteristik lapisan ZnO yang terbentuk.

Mengetahui teknik pelapisan yang sesuai pada kaca ITO untuk pembuatan DSSC.

Memperoleh ZnO dengan lapisan yang homogen yang dapat diaplikasian dalam DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell).

2. Pelapisan ZnO pada elektroda

1. Pencucian elektroda (ITO Glass/Tembaga)

3. Ekstraksi Antosianin dan pewarnaan ITO Glass

4. Uji karakterisasi

Mencuci elektroda dalam Utrasonic Bath selama 5 menit

Merendam dalam Asam nitrat selama 2 menit

Merendam dalam Ethanol selama 5 menit

Merendam dalam aseton selama 5 menit

1. Mengatur alat dan bahan2. Melakukan injeksi oksigen ke dalam reaktor hingga didapatkan DO 16,5 mg/l3. Mengatur potensial dengan variabel (-0,5 hingga -1,5 V vs Ag/AgCl) 4. Melakukan elektrodeposisi (2 jam untuk tembaga, 30 menit untuk ITO Glass)

ethanol 70 mL, aquades 30 mL dan 1 mL HCl.

Magnetic Strirrer

Ekstraksi dilakukanselama 100 menitdalam suhu ruangan

Larutan kemudiandisaring dan disimpandalam refrigerator

10 gram kulit terong yang telah diiris tipis

1. Konduktivitas elektroda selama elektrodeposisi dianalisadengan metode Choronoamperometry.

2. Morfologi lapisan ZnO pada elektroda diamati denganScanning Electron Microscopy (SEM).

3. Proses reaksi yang terjadi saat elektrodeposisi diamatidengan metode Cyclic Voltammetry

4. Nilai resistansi elektroda dianalisa dengan menggunakan resistivity test 4 probes

5. Analisa arus dan tegangan DSSC dengan metode Linier Sweep Voltametry Potensiostatic (LSVP)

Hasil Penelitian

a)a)

a) Kondisi awal Tembaga sebelum di elektrodeposisi, dibagian bawah adalah hasilelektrodeposisi pada berbagai potensial (V) berturut-turut adalah: b) -0,5V; c) -0,75V; d) -1V; e) -1,25V; dan f) -1,5V (vs Ag/AgCl).

c)b) d) e) f)

a)

ITO Glass (a) sebelum elektrodeposisi; hasil elektrodeposisi padaberbagai potensial (V) berturut-turut adalah

(b) -0,5V; c) -0,75V; (d) -1V; (e) -1,25V; dan f) -1,5V. (vs Ag/AgCl)

b) c)

d) e) f)

a b c

d e

Foto SEM permukaan Tembaga yang telah dilapisi ZnO dengan elektrodeposisi padapotensial: (a) -0,5V; (b) -0,75V; (c) -1V; (d) -1,55V dan (e) -1,5V (vs. Ag/AgCl).