Sintesis dan karakterisasi seng oksida (ZnO) menggunakan metode solovotermal

ABSTRAK:

Dye sensitized solar cell merupakan salah satu teknologi berbasis sel surya. Selain memiliki efisiensi yang tinggi, DSSC juga merupakan teknologi yang ramah lingkungan. DSSC menggunakan energi matahari untuk diubah menjadi energi listrik. Semikonduktor berperan penting dalam mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Material yang dapat digunakan sebagai semikonduktor pada DSSC salah satunya adalah ZnO. Seng oksida dipilih karena memiliki mobilitas elektron yang tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi pada dye sensitized solar cell. Seng oksida disintesis menggunakan metode solvotermal dengan variasi pH (pH 7 dan pH 10) dan variasi suhu pemanasan (120°C, 150°C, dan 180°C). Struktur, ukuran kristal, morfologi, dan serapan sinar dari sampel yang diperoleh dianalisa menggunankan instrumen X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), dan UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS).

Senyawa hasil sintesis mempunyai stuktur ZnO hexagonal wurtzite dengan grup ruang P63mc. Ukuran ZnO hasil sintesis bervariasi dari 12,86 nm - 36,68 nm. ZnO pH 7 memiliki nilai serapan yang lebih tinggi pada daerah UV, sedangkan ZnO pH 10 memiliki serapan yang lebih tinggi pada daerah visible. ZnO pH 10 memiliki energi celah pita terendah yaitu sebesar 3,13 eV. Namun, energi celah pita yang rendah disebabkan oleh pengotor dalam ZnO pada pH 10. Material ZnO hasil sintesis menunjukkan morfologi berbentuk irregular. Peningkatan suhu sintesis menyebabkan aglomerasi menurun dan morfologi menjadi semakin jelas. Kondisi optimum tercapai pada sampel ZnO pH 7 pada suhu 150°C, dimana morfologi terlihat jelas dan aglomerasi berkurang.

ABSTRACT:

Dye sensitized solar cell is a solar cell-based technology. Besides having high efficiency, DSSC is also an environmentally friendly technology. DSSC uses solar energy to be converted into electrical energy. Semiconductors play an important role in converting solar energy into electrical energy. One of the materials that can be used as a semiconductor in DSSC is ZnO. Zinc oxide was chosen because it has a high electron mobility, thereby increasing the efficiency of the dye sensitized solar cell. Zinc oxide was synthesized using the solvothermal method with variations in pH (pH 7 and pH 10) and variations in heating temperature (120°C, 150°C and 180°C). The structure, crystal size, morphology, and light absorption of the samples were analyzed using X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS) instruments.

The synthesized compound has a hexagonal wurtzite ZnO structure with a P63mc space group. The size of the synthesized ZnO varies from 12.86 nm - 36.68 nm. ZnO pH 7 has a higher absorption value in the UV region, while ZnO pH 10 has a higher absorption value in the visible region. ZnO pH 10 has the lowest bandgap energy of 3.13 eV. However, the low band gap energy is caused by impurities in ZnO at pH 10. The synthesized ZnO material shows an irregularly shaped morphology. Increasing the synthesis temperature causes agglomeration to decrease and the morphology becomes clearer. Optimum conditions were reached in the ZnO sample pH 7 at 150°C, where the morphology was clearly visible and agglomeration was reduced.

مستخلص البحث:

(Dye sensitized solar cell) هو أحد التكنولوجيا على أساس خلية الشمسي. لدى سوى الفعالية العليا، (DSSC) هو التكنولوجيا الصديق للبيئة أيضا. يستخدم طاقة الشمسي لتغير إلى طاقة الكهرباء. يدور أشباه المواصلات أهميا في تغير طاقة الشمسي إلى طاقة الكهرباء. المادة التي تستطيع ان تستخدم أشباه المواصلات على (DSSC) أحدها (ZnO). يختار التوتياء الأوكسيد لأنه لدى التنقل الإلكترون العالي، حتى يرتفع الفعالية على (DSSC). يصنع التوتياء الأوكسيد ان يستخدم منهج السولفوثرمال بلون (pH) ٧ و١٠ ولون الدرجة المثوية (١٢٠ و١٥٠ و١٨٠). تركيب وقياس البلور ومورفولوجيا ونفس الضياء من النموذج الذي ينال ان يحلل باستخدام الة (X-ray Diffraction (XRD)) و(Scanning Electron Microscope (SEM)) و(UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS)).

لدى مستحضر حصيلة الصناعية تركيب (ZnO hexagonal wurtzite) برهط الغرفة (P63mc). قياس (ZnO) حصيلة الصناعية لون من ١٢،٨٦ ن م – ٣٦،٦٨ ن م. لدى (ZnO) (pH) ٧ قيمة النفس الأعلى حول دائرة (UV). أما لدى (ZnO) (pH) ١٠ قيمة النفس الأعلى حول دائرة (visible). لدى (ZnO) (pH) ١٠ طاقة الشق الرباط الأدنى هي ٣،١٣ (eV). بل، تسبب طاقة الشق الرباط الأدنى متوسخ في (ZnO) على (pH) ١٠. تدل مادة (ZnO) حصيلة الصناعية مورفولوجيا بشكل (irregular). يسبب ارتفاع الدرجة الحرارة الصناعية تجمعات تصبب ومورفولوجيا أتضح. ينال حال الأمثل على نموذج (ZnO) (pH) ٧ في الدرجة المثوية ١٥٠، التي تنظر واضحا و تجمعاتا تصببا.