Lapis Tipis Metilamoniumtimbal(II) Iodida pada TiO2 dan Aplikasinya sebagai Sel Surya

NABILA THURSINA SARI, Dr. Indriana Kartini, M.Si;Dr. Sutarno, M.Si

2018 | Skripsi | S1 KIMIA

Telah dilakukan preparasi lapis tipis metilamoniumtimbal(II) iodida pada TiO2 (CH3NH3PbI3/TiO2) menggunakan TiO2 komersial (k-TiO2) dan TiO2 mesopori (m-TiO2) pada kaca konduktif ITO dan non-konduktif (kaca preparat) serta uji aplikasinya sebagai sel surya. TiO2 mesopori disintesis dari prekursor titanium(IV) tetraisopropoksida (TTIP) dan surfaktan Pluronic P123 sebagai cetakan dengan metode hidrotermal pada suhu 100 derajat Celcius selama 20 jam. Preparasi lapis tipis CH3NH3PbI3/TiO2 dari prekursor CH3NH3I dan PbI2 dilakukan dengan rasio mol 1:1 dalam pelarut DMSO melalui metode deposisi bertahap, dilanjutkan dengan pemanasan. Konstruksi sel surya dilakukan menggunakan model konstruksi sensitized liquid junction solar cell menggunakan elektrolit TBAP-CH3NH3I dan solid-state sensitized solar cell menggunakan CuI sebagai hole transport material (HTM). Karakterisasi material dilakukan menggunakan XRD, SEM, adsorpsi-desorpsi gas N2 dan spektrofotometer UV-Vis. Kinerja sel surya dianalisis menggunakan I-V Keithley Solar Simulator. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa penggunaan m-TiO2 yang memiliki porositas tinggi (SBET= 131,08 m2 g-1; Vp= 0,46 cm3 g-1) dibandingkan k-TiO2 (SBET= 33,44 m2 g-1; Vp= 0,04 cm3 g-1) dapat meningkatkan kristalinitas dan jumlah perovskit CH3NH3PbI3 yang terdispersi. Dispersi fasa CH3NH3PbI3 ditemukan lebih merata dengan ukuran butiran lebih kecil dan seragam pada permukaan m-TiO2 dibandingkan pada k-TiO2. Ukuran butiran perovskit rata-rata untuk m-TiO2 dan k-TiO2 yaitu 4,14 nm dan 8,69 nm. Hasil uji I-V menunjukkan konstruksi model solid-state sensitized solar cell cocok digunakan untuk pengujian kinerja elektroda CH3NH3PbI3/TiO2. Konstruksi Pt/CuI/P/m-TiO2 menghasilkan efisiensi tertinggi (0,00068%) dibandingkan Pt/CuI/P/k-TiO2 (0,000000178%), C/CuI/P/k-TiO2 (0,0000003%), dan C/P/k-TiO2 (0,0000024%). Peningkatan efisiensi dari 0,0000003% menjadi 0,0000024% terjadi dengan menghilangkan HTM CuI pada konstruksi sel surya P/k-TiO2.

Preparation of thin film methylammoniumlead(II) iodide on TiO2 (CH3NH3PbI3/TiO2) using commercial (k-TiO2) and mesoporous TiO2 (m-TiO2) on a conductive ITO glass and non-conductive glass (preparation glass) as well as its application as solar cell has been studied. Mesoporous TiO2 was synthesized from titanium(IV) tetraisopropoxide (TTIP) and surfactant Pluronic P123 as a template by using hydrothermal method at 100 degrees Celcius for 20 h. Thin film CH3NH3PbI3/TiO2 was prepared from CH3NH3Iand PbI2 with a mole ratio of 1:1 in DMSO solvent through sequential deposition method continued by heating. Two construction models of sensitized liquid junction solar cell using TBAP-CH3NH3I electrolyte and solid-state sensitized solar cell using CuI as the hole transport material (HTM) were applied and tested. The samples were characterized using XRD, SEM, N2 gas adsorption-desorption analyzer and UV-Vis spectrophotometer. The performance of solar cells was analyzed using I-V Keithley Solar Simulator. The result showed that higher amount of CH3NH3PbI3 dispersion and perovskite crystallinity was shown by m-TiO2 with higher porosity (SBET= 131.08 m2g-1; Vp= 0.46 cm3g-1) compared to k-TiO2 (SBET= 33.44 m2g-1; Vp= 0.04 cm3g-1). The dispersion and coverage of CH3NH3PbI3were found better with smaller and uniform grain size on the surface of m-TiO2 compared to k-TiO2. The average perovskite grain size of m-TiO2 and k-TiO2 are 4.14 nm and 8.69 nm, respectively. The I-V test showed that construction of solid-state sensitized solar cell was suitable for testing performance of CH3NH3PbI3/TiO2 electrode. Construction of Pt/CuI/P/m-TiO2 resulted in higher efficiency (0.00068%) compared to Pt/CuI/P/k-TiO2 (0.000000178%), C/CuI/P/k-TiO2 (0.0000003%) and C/P/k-TiO2 (0.0000024%). Increased efficiency from 0.0000003% to 0.0000024% was observed by removing CuI as HTM on the solar cell construction of P/k-TiO2.

Kata Kunci : porositas TiO2, CH3NH3PbI3, konstruksi sel surya, efisiensi