SINTESIS DAN KARAKTERISASI TiO2 MENGGUNAKAN METODE SOLVOTERMAL DENGAN VARIASI PELARUT UNTUK APLIKASI SEL SURYA

Aghisna Nuthfah Anshar, - (2024) SINTESIS DAN KARAKTERISASI TiO2 MENGGUNAKAN METODE SOLVOTERMAL DENGAN VARIASI PELARUT UNTUK APLIKASI SEL SURYA. S1 thesis, Universitas Pendidikan Indonesia.

Abstract

Titanium dioksida atau TiO2 merupakan material semikonduktor yang sering digunakan dalam aplikasi sel surya. TiO2 memiliki sejumlah fungsi seperti sebagai fotoanoda pada DSSC, lapisan tipis dan ETL pada sel surya Perovskite. TiO2 yang paling banyak digunakan pada aplikasi sel surya memiliki struktur fasa anatase, dengan ukuran partikel yang relatif kecil, dan tentunya memiliki energi celah yang optimal. Untuk mencapai karakteristik tersebut diperlukan modifikasi pada sintesis TiO2 diantaranya dengan menggunakan variasi pelarut. Pelarut pada sintesis TiO2 metode solvotermal dapat mempengaruhi pembentukan struktur fasa, morfologi partikel berupa ukuran partikel, dan sifat optik. Pada penelitian ini sintesis TiO2 dilakukan menggunakan metode solvotermal dengan variasi jenis pelarut yaitu isopropanol, metanol, dan etanol serta variasi rasio pelarut antara isopropanol: etanol yaitu 1:2, 1:1, dan 2:1. Sintesis dilakukan dengan menggunakan TTIP sebagai prekursor dan acetic acid. Karakterisasi TiO2 hasil sintesis dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) untuk mengetahui struktur fasa kristalinitas, SEM untuk mengetahui morfologi, ukuran rata – rata partikel, serta sebaran distribusi ukuran partikel, karakterisasi menggunakan Raman spektroscopy untuk memperoleh mode vibrasi dari TiO2, serta karakterisasi lainnya menggunakan UV-Vis untuk memperoleh daerah serapan sinar dan energi celah pita. Data XRD menunjukkan bahwa TiO2 hasil sintesis dengan pelarut isopropanol, etanol, dan variasi rasio 1:2, 1:1, 2:1 memiliki struktur fasa anatase murni. Hasil karakterisasi menggunakan SEM menunjukkan TiO2 dengan menggunakan pelarut isopropanol dan metanol memiliki bentuk bola sedangkan partikel TiO dengan variasi lainnya memiliki bentuk sembarang tetapi mendekati bola. Ukuran rata-rata partikel TiO2 dengan pelarut isopropanol, metanol, etanol serta rasio 1:2, 1:1, 2:1 secara berturtut-turut yaitu (5432,51 ± 2052,68), (1659,32 ± 789,61), (199,47 ± 52,58), (449,66 ± 76,70), (258,65 ± 130,80), dan (283,82 ± 86,18) nm. Kemudian hasil karakterisasi menggunakan Raman Spectroscopy menunjukkan mode vibrasi TiO2 yang dihasilkan bersesuaian dengan hasil karakterisasi XRD. Dari hasil karakterisasi terlihat penggunaan jenis pelarut pada proses sintesis memiliki pengaruh yang besar terhadap TiO2 yang dihasilkan. Sifat setiap pelarut berupa jumlah karbon dan sifat fisiokimia lainnya menjadi faktor penyebab pengaruh. Pada hasil karakterisasi UV-Vis menunjukkan besar energi celah pita tiap variasi pelarut isopropanol, metanol, etanol serta rasio 1:2, 1:1, 2:1 secara berturut-turut yaitu 3,75 eV, 4,0 eV,1,5eV, 3,25 eV, 3,0 eV dan 3,1 eV. Berdasarkan energi celah pitanya TiO2 yang memiliki potensi digunakan pada aplikasi sel surya yaitu pada TiO2 pelarut isopropanol, etanol dan semua variasi rasio pelarut. TiO2 dengan pelarut etanol:isopropanol yaitu 1:2 memiliki potensi paling baik digunakan pada aplikasi sel surya karena besar energi celah pitanya telah banyak digunakan pada DSSC sebagai fotonoda, dan pada Perovskite sebagai ETL dan lapisan tipis. Titanium dioxide or TiO2 is a semiconductor material that is often used in solar cell applications. TiO2 has a number of functions such as a photoanode in DSSCs, a thin layer and ETL in Perovskite solar cells. TiO2, which is most widely used in solar cell applications, has an anatase phase structure, with a relatively small particle size, and of course has optimal gap energy. To achieve these characteristics, modifications are required in the TiO2 synthesis, including using a variety of solvents. The solvent in the TiO2 synthesis using the solvothermal method can influence the formation of the phase structure, particle morphology in the form of particle size, and optical properties. In this research, TiO2 synthesis was carried out using the solvothermal method with a variety of solvent types, namely isopropanol, methanol, and ethanol and variations in the solvent ratio between isopropanol:ethanol, with ratio 1:2, 1:1, and 2:1. Synthesis was carried out using TTIP as a precursor and acetic acid. Characterization of the synthesized TiO2 was carried out using X-Ray Diffraction (XRD) to determine the crystallinity phase structure, SEM to determine the morphology, average particle size, and particle size distribution, characterization using Raman Spectroscopy to obtain the vibration mode of TiO2, and characterization others use UV-Vis to obtain the light absorption area and band gap energy. XRD data shows that TiO2 synthesized using isopropanol, ethanol and varying ratios of 1:2, 1:1, 2:1 has a pure anatase phase structure. The results of characterization using SEM show that TiO2 using the solvents isopropanol and methanol has a spherical shape, while TiO2 particles with other variations have an arbitrary shape but are close to spherical. The average size of TiO2 particles with isopropanol, methanol, ethanol and ratios of 1:2, 1:1, 2:1 respectively are (5432.51 ± 2052.68), (1659.32 ± 789.61), (199.47 ± 52.58), (449.66 ± 76.70), (258.65 ± 130.80), and (283.82 ± 86.18) nm. Then the characterization results using Raman Spectroscopy show that the TiO2 vibration mode produced is in accordance with the XRD characterization results. From the characterization results, it can be seen that the use of solvent in the synthesis process has a large influence on the TiO2 produced. The nature of each solvent in the form of the amount of carbon and other physiochemical properties are factors causing the influence. The UV-Vis characterization results show that the band gap energy for each variation of the solvent isopropanol, methanol, ethanol and the ratio 1:2, 1:1, 2:1 respectively is 3.75 eV, 4.0 eV, 1.5 eV, 3.25 eV, 3.0 eV and 3.1 eV. Based on the band gap energy, TiO2 has the potential to be used in solar cell applications, namely in TiO2 the solvents areopropanol, ethanol and all variations of solvent ratios. TiO2 with ethanol:isopropanol solvent, namely 1:2, has the best potential to be used in solar cell applications because of its large band gap energy. It has been widely used in DSSC as a photonode, and in Perovskite as ETL and thin films.

	Text S_45201_2001267_Title.pdf Download (570kB)
	Text S_45201_2001267_Chapter1.pdf Download (263kB)
	Text S_45201_2001267_Chapter2.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (428kB)
	Text S_45201_2001267_Chapter3.pdf Download (325kB)
	Text S_45201_2001267_Chapter4.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (671kB)
	Text S_45201_2001267_Chapter5.pdf Download (268kB)
	Text S_45201_2001267_Appendix.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (1MB)

Item Type:	Thesis (S1)
Uncontrolled Keywords:	TiO2, morfologi, solvotermal, variasi pelarut TiO2, morphology, solvothermal, variety of solvent
Subjects:	Q Science > QC Physics Q Science > QD Chemistry
Divisions:	Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam > Program Studi Fisika - S1 > Program Studi Fisika (non kependidikan)
Depositing User:	Aghisna Nuthfah Anshar
Date Deposited:	30 Apr 2024 06:24
Last Modified:	30 Apr 2024 06:24
URI:	http://repository.upi.edu/id/eprint/117044

Actions (login required)

View Item