DISERTASI dan TESIS Program Pascasarjana UM, 2018

Ukuran Huruf:  Kecil  Sedang  Besar

PENGARUH SUHU PERTUMBUHAN ZnO NANORODS TERHADAP MORFOLOGI DAN SIFAT OPTIK SEBAGAI APLIKASI PADA SEL SURYA PEROVSKITE CH3NH3PbI3

Ifa Kumala Rohmatul Laila

Abstrak


Sel surya perovskite menjadi kajian intensif para peneliti di bidang fotovoltaik beberapa tahun terakhir karena kemampuan menyerap cahaya yang baik. Dalam tesis ini dipaparkan proses fabrikasi sel surya perovskite CH3NH3PbI3 yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu pertumbuhan ZnO nanorods terhadap morfologi dan sifat optik sehingga dapat meningkatkan performa sel surya perovskite. Struktur sel surya tersusun dari ITO/ZnOseedlayer/ZnO NRs/CH3NH3PbI3 dengan ZnO NRs sebagai lapisan berukuran nano berbentuk batang tempat terbentuknya kristal perovskite.

 

ZnO NRs telah sukses disintesis di atas substrat ITO dengan metode hydrothermal. Lapisan ZnO NRs ditumbuhkan di atas lapisan seed layer ZnO yang sebelumnya di buat pada substrat ITO. Seed layer ZnO disintesis menggunakan metode spin coating dalam campuran larutan zinc asetat dihidrat dan etanol. ZnO NRs disintesis menggunakan heksametilentetramin (HMT) dan zinc nitrat dengan rasio molar 1:1 selama 6 jam. Dalam penelitian ini variasi suhu pertumbuhan 80oC, 90 oC dan 100oC pada konsentrasi zinc nitrat sebesar 25 mM dan 50 mM memiliki pengaruh terhadap morfologi serta sifat optik ZnO NRs. Demikian juga film perovskite dibuat melalui metode two step deposition menggunakan PbI2 dan CH3NH3I sebagai bahan utama.

 

Pengaruh kondisi sintesis pada film ZnO NRs dan perovskite secara sistematis diselidiki untuk melihat struktur, morfologi, sifat optik lapisan dan sifat listrik film menggunakan X-Rays Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), I-V meter dan LCR meter AC. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa adanya puncak PbI2 yang terdeteksi mengindikasikan belum terkonversi secara sempurna menjadi CH3NH3PbI3. Ketidaksempurnaan kristal yang terbentuk ini diduga disebabkan kurangnya kontrol prekursor pada saat pendeposisian. Adanya PbI2 ini diduga membuka celah terjadinya rekombinasi sehingga nilai arus yang di ukur dengan I-V meter relatif kecil. Kristal pada sel surya perovskite berubah seiring dengan pengaruh suhu, sehingga hal ini salah satu penyebab kemampuan menyerap cahaya menjadi kurang sempurna. Hasil SEM menunjukkan bahwa seiring meningkatnya suhu pertumbuhan ukuran diameter dan panjang rods yang terbentuk semakin meningkat. Ukuran diameter dan panjang rods yang besar menurunkan nilai celah pita energi. ZnO NRs yang disintesis dengan konsentrasi 50 mM suhu 100oC menunjukkan hasil terbaik dalam hal morfologi dan sifat optik. Film tersebut memiliki ukuran diameter (365 nm), ukuran panjang rod (5,1 mm ), dan nilai energi celah pita (3,15 eV).