Sintesis dan karakterisasi komposit SnO2-GO/rGO sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

ABSTRAK

DSSC merupakan sel surya fotoelektrokimia yang dapat mengkonversi cahaya menjadi listrik dengan fabrikasi yang sederhana dan biaya rendah. Komponen DSSC salahsatunya adalah elektroda kerja yang terbuat dari bahan semikonduktor, SnO2 merupakan salah satu bahan semikonduktor yang memiliki potensi yang baik untuk digunakan sebagai DSSC. Namun, perangkat DSSC dengan SnO2 menunjukkan konduktivitas yang kecil sehingga diperlukan penambahan GO/rGO. Penambahan GO/rGO 1wt% dan 2 wt% pada SnO2 untuk dijadikan komposit bertujuan untuk meningkatkan efisiensi dan stabilitas DSSC dalam jangka panjang. Pencampuran tersebut dilakukan dengan menggunakan ultrasonic cleaner. Pasta komposit dilapiskan menggunakan metode doctor bladding, kemudian dipanaskan pada suhu 200˚C dan dipanaskan kembali menggunakan furnace pada suhu 400˚ selama 1 jam. Elektroda kerja direndam menggunakan dye N719, ditetesi dengan elektrolit, dan ditutup dengan elektroda pembanding. Pasta komposit yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi menggunakan uji XRD, UV-Vis, Uji listrik, dan Uji performa DSSC. Penambahan GO/rGO tidak menunjukkan penambahan puncak baru, namun intensitas puncaknya berkurang seiring dengan meningkatnya penambahan GO/rGO. Sampel dengan penambahan GO/rGO aquades 1 wt% memiliki energi gap yang terkecil yaitu 3,25 eV, konduktivitas listrik yang paling besar 1,172 × 10-3 S/cm, dan efisiensi yang paling baik 0,07071%.

ABSTRACT

DSSC is a photoelectrochemical solar cell that can convert light into electricity with a simple fabrication and low cost. One of the DSSC components is a working electrode made of semiconductor materials. SnO2 is a semiconductor material that has good potential to be used as a DSSC. However, DSSC devices with SnO2 show low conductivity, so GO/rGO addition is required. The addition of GO/rGO 1wt% and 2 wt% in SnO2 to be used as a composite aims to increase the efficiency and stability of DSSC in the long term. The mixing is done using an ultrasonic cleaner. The composite paste was layered using the doctor's bladder method, then heated at 200˚C and reheated using a furnace at 400˚ for 1 hour. The working electrode is immersed using N719 dye, dripped with electrolyte, and covered with a reference electrode. The resulting composite paste was then characterized using the XRD test, UV-Vis test, electrical test, and DSSC performance test. The addition of GO/rGO did not show the addition of new peaks, but the intensity of the peaks decreased as the addition of GO/rGO increased. Samples with the addition of 1 wt% GO/rGO distilled water had the smallest energy gap of 3.25 eV, the greatest electrical conductivity of 1.172 × 10-3 S/cm, and the best efficiency of 0.07071%.

مستخلص البحث

DSSC هي خلية شمسية كهروكيميائية ضوئية يمكنها تحويل الضوء إلى كهرباء بتصنيع بسيط وتكلفة منخفضة. أحد مكونات DSSC هو قطب كهربائي عامل مصنوع من مادة أشباه الموصلات، SnO2 هي إحدى مواد شبه الموصلات التي لديها إمكانات جيدة لاستخدامها في DSSC. ومع ذلك، تظهر أجهزة DSSC المزودة ب SnO2 قلة الموصلية، لذا فإن إضافة GO/rGO مطلوبة. تهدف إضافة GO/rGO بنسبة ١% واط و ٢ % واط إلى SnO2 لتكون مركبا إلى تحسين كفاءة واستقرار DSSC على المدى الطويل. يتم هذا التركيب باستخدام منظف بالموجات فوق الصوتية. يتم تثبيت العجينة المركبة باستخدام طريقة مكشط الحبر (doctor bladding)، ثم تسخينها في ٢٠٠ درجة مئوية وإعادة تسخينها باستخدام فرن في ٤٠٠ درجة لمدة ساعة. يتم غمر قطب العمل باستخدام صبغة N719، ويقطر بالكهرباء، ويغلق بقطب مقارنة. ثم يتم تمييز المعجون المركب الناتج باستخدام XRD و UV-Vis والاختبار الكهربائي واختبار أداء DSSC. لا تشير إضافة GO/rGO إلى إضافة قمم جديدة، ولكن شدة الذروة تنخفض مع زيادة إضافتها. العينة مع إضافة GO/rGO ١% واط من aquades لديها أصغر فجوة طاقة تبلغ ٣.٢٥ فولت، وأكبر موصلية كهربائية هي ١.١٧٢ × ١٠³ سيمنز/سم، وأكبر الكفاءة هي ٠.٠٧٠٧١%.