PENGARUH COATING MEMBRAN KERAMIK DENGAN TiO2 TERHADAP KINERJA SEL FOTOVOLTAIK CAIR PASANGAN LARUTAN ELEKTROLIT KI/KI3 DENGAN ELEKTRODA KARBON

ARIF, YASTHOPHI (2015) PENGARUH COATING MEMBRAN KERAMIK DENGAN TiO2 TERHADAP KINERJA SEL FOTOVOLTAIK CAIR PASANGAN LARUTAN ELEKTROLIT KI/KI3 DENGAN ELEKTRODA KARBON. Masters thesis, UPT. Perpustakaan.

Text 140.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only Download (835kB)

Abstract

Kebutuhan energi yang semakin meningkat dan menjadi salah satu masalah yang penting saat ini. Kebutuhan energi diprediksi meningkat dua kali lipat pada tahun 2050 dan tiga kali lipat pada akhir abad 21. Peningkatan kebutuhan energi ini diikuti dengan pertumbuhan produksi energi, diperkirakan terjadi loncatan produksi energi dari 17 PWh menjadi 28-34 PWh pada tahun 2035. Peningkatan produksi energi ini masih didominasi oleh penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batu bara. Teknologi yang dapat merubah energi matahari menjadi energi listrik adalah sel fotovoltaik. Sel fotovoltaik merupakan salah satu teknologi yang menjanjikan untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi.Sel fotovoltaik mulai banyak dikembangkan dalam 35 tahun terakhir untuk pemanfaatan secara komersial dan perkembangan industri sebesar 30% dalam 5 tahun terkahir. Teknologi ini memiliki banyak keuntungan dibandingkan dengan teknik lain seperti tidak menghasilkan gas yang dapat menjadi polutan dan tidak menghasilkan limbah nuklir yang sangat berbahaya. Perkembangan sel fotovoltaik dapat dibedakan menajdi tiga generasi. Generasi pertama dari sel fotovoltaik adalah sel kristal silikon. Generasi kedua dari sel fotovoltaik adalah sel fotovoltaik yang terdiri dari thin-film. Sel fotovoltaik generasi ketiga adalah sel fotovoltaik yang dikembangkan untuk sel yang murah dalam biaya produksi dan penerapannya dalam skala yang besar. Sel generasi ketiga ini antara lain sel fotovoltaik organik, sel fotovoltaik polimer dan sel fotovoltaik dengan menggunakan zat warna. Perkembangan sel fotovoltaik di Indonesia dapat tergolong lambat. Salah satu penyebabnya adalah karena keterbatasan teknologi. Salah satu sel fotovoltaik yang dapat dikembangkan di Indonesia adalah sel fotovoltaik dengan menggunakan larutan elektrolit. Sel fotovoltaik ini adalah salah satu sel fotovoltaik cair dengan menggunakan larutan elektrolit untuk menangkap foton. Pemanfaatan sel fotovoltaik dengan larutan elektrolit ini adalah suatu perkembangan baru yang diharapkan dapat menghasilkan sel fotovoltaik dengan biaya yang murah dan proses pembuatan yang lebih sederhana. Penelitian tentang sel fotovoltaik dengan memanfaatkan larutan elektrolit sebagai bahan untuk menyerap foton telah dilakukan oleh beberapa orang. Pada penelitian sebelumnya telah digunakan beberapa elektrolit seperti NaCl, NaOH, Na2SO4, dan KI. Penggunaan elektrolit KI mempunyai prospek yang lebih baik untuk penggunaan secara kontinu dengan menggunakan pasangan elektrolit KI/KI3. Vanika menggunakan membran keramik sebagai pemisah larutan KI dan KI3 untuk membuat sel fotovoltaik dengan menggunakan elektroda karbon. Penggunaan membran keramik sebagai pembatas larutan KI dan KI3 bertujuan memisahkan kedua larutan agar tidak bercampur dan untuk menjaga kestabilan sel dengan adanya keseimbangan ion I- di dalam kedua bagian sel serta mencengah berpindahnya I2 dari salah satu bagian ke bagian lain dari sel yang akan memberikan efek yang negatif. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja sel fotovoltaik aliran kontinu dari pasangan larutan elektrolit KI/KI3 dengan elektroda karbon dengan penggunaan membran yang telah di coating dengan TiO2 (titania) dalam menghasilkan arus, tegangan, dan daya listrik serta kestabilan dari sel fotovoltaik yang dihasilkan. Penelitian ini dilakukan di labiratorium elektro dan foto kimia fakultas Matematikan dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas sejak Agustus sampai Desember tahun 2014. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu neraca analitis, spektrofotometer UV-Vis Nanostar, Scanning electron microscopy (SEM) Hitachi S-3400N, multimeter, potensiometer, penjepit buaya, lem kaca, water mur, membran keramik, dan alat-alat gelas. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu pensil 2B merek faber castell, kalium iodida (Merck), iodium(Merck), Titanium Isopropoksida (Merck), Isopropanol (Merck), Dietanolamin (Fison), Amilum (Merck) dan akuades. Sel fotovoltaik dirangkai dengan menggunakan water mor dan kaca. Membran yang digunakan dibuat dari keramik lantai yang telah dibuang lapisan licinnya dan ditipiskan hingga memiliki ketebalan kurang lebih 1 mm. Proses coating membran keramik dilakukan dengan menggunakan metoda sol-gel dan dipcoating. Variasi coating membran keramik dilakukan dengan tanpa, satu, tiga, dan lima kali pengulangan. Kinerja sel fotovoltaik ditinjau dengan beberapa parameter, seperti arus, tegangan dan daya yang dihasilkan. Pengukuran arus dan tegangan yang dihasilkan sel fotovoltaik dilakukan dibawah penyinaran dengan memanfaatkan sinar matahari langsung. Pengukuran dilakukan secara serentak dengan tujuan untuk meminimalisir perbedaan intensitas dari sumber cahaya. Dalam pengukuran arus dan tegangan dilakukan dengan dua teknik, yaitu teknik aliran arus tak kontinu dan aliran arus kontinu. Hasil analisa membran keramik menggunakan SEM-EDX, diperoleh hasil pada terjadi pengurangan ukuran pori dari membran keramik dan terjadi peningkatan jumlah titania pada permukaan membran dari 0,135 % pada membran sebelum di coating dan 12,835% pada membran setelah pengulangan coating sebanyak lima kali. Data hasil analisis ini membuktikan bahwa proses coating membran telah berhasil dan juga berhasil dalam memperkecil ukuran pori dari membran keramik. Hasil pengukuran arus dan tegangan yang dihasilkan sel fotovoltaik memberikan hasil dimana sel dengan jumlah pengulangan coating lebih banyak menghasilkan arus dan tegangan yang lebih tinggi. Hasil ini menunjukkan bahwa pemberian coating terhadap membran keramik pada sel fotovoltaik cair pasangan elektrolit KI/KI3 memberikan pengaruh yang berperan dalam meningkatkan kinerja sel. Sel dengan membran keramik setelah pemberian coating sebanyak lima kali pengulangan memberikan hasil terbaik. Hasil pengukuran abosrbansi larutan KI dan KI3 dilakukan untuk melihat perubahan konsentrasi I2 pada kedua bagian sel fotovoltaik (anoda dan katoda). Pada anoda terlihat bahwa semakin banyak jumlah pengulangan coating yang diberikan, maka nilai absorbansi larutan menjadi semakin kecil, hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi larutan semakin kecil. Hasil ini membuktikan peran dari membran keramik dalam mengurangi laju difusi molekul I2 dari larutan KI3. Berdasarkan hubungan nilai absorbansi larutan KI dengan jumlah pengulangan coating diperoleh kesimpulan bahwa jumlah pengulangan coating membran keramik sebanyak lima kali merupakan kondisi optimum untuk aplikasi pada sel fotovoltaik cair pasangan larutan elektrolit KI/KI3 dengan elektroda karbon. Pada bagian katoda, terjadi penurunan nilai absorbansi larutan pada awal di akhir pengukuran, yang berarti terjadi penurunan konsentrasi I2 dari larutan KI3. Penurunan konsentrasi I2 ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah karena difusi melalui membran keramik dan terjadi reduksi I2 menjadi ion Isetelah menangkap elektron. Hasil karakterisasi sel dari kurva I-V memberikan hasil dimana sel dengan membran keramik setelah pemberian coating titania sebanyak lima kali memiliki Isc = 0,18 mA; Vop = 96,9 mV; Imaks = 0,106 mA; Vmaks = 50 mV; fill factor = 0,304; Pmaks = 5,3 x 10-7 W dan efesiensi 0,5829 %.

Actions (login required)

View Item