PENGARUH ADITIF AMONIUM HALIDA DALAM SINTESIS PEROVSKIT TERHADAP MORFOLOGI, KRISTALINITAS, ENERGI CELAH PITA DAN STABILITAS PEROVSKIT

MULYA SUPIANTO, Dr. Indriana Kartini, M.Si ; Dr. Suyanta, M.Si

2018 | Tesis | MAGISTER KIMIA

Perovskit metilamonium timbal trihalida merupakan bahan penting untuk aplikasi sel surya yang relatif terjangkau dengan kinerja tinggi. Keunggulan utama dari perovskit adalah dapat diproses melalui berbagai metode pelarutan untuk menghasilkan film tipis fasa padat. Degradasi material ini dengan adanya paparan kelembapan tinggi masih merupakan tantangan besar dalam penelitian. Salah satu upaya meningkatkan kestabilan perovskit adalah dengan penambahan aditif. Pada penelitian ini amonium halida, yaitu NH4Cl, NH4Br dan NH4I, digunakan sebagai aditif yang ditambahkan ke dalam prekursor CH3NH3I dan Pb(Ac)2 untuk meningkatkan kestabilan perovskit dari paparan kelembapan ambien. Sintesis perovskit dilakukan menggunakan teknik spin-coating satu tahap. Pengaruh aditif terhadap morfologi, kristalinitas dan energi celah pita dipelajari melalui karakterisasi film tipis perovskit menggunakan XRD, FTIR, SEM-EDX dan spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian menunjukan bahwa perovskit berhasil disintesis dari prekursor CH3NH3I dan Pb(Ac)2 dalam campuran pelarut DMF/DMSO menggunakan metode spin-coating satu tahap tanpa dan dengan aditif. Penambahan aditif amonium halida ke dalam prekursor mempengaruhi morfologi, kristalinitas, energi celah pita dan stabilitas perovskit. Berdasarkan citra SEM-EDX, ukuran bulir (grain) perovskit yang memiliki kerapatan lebih baik diperoleh dengan aditif NH4Br. Analisis XRD perovskit dengan aditif NH4Br dan NH4I menunjukan kristalinitas lebih yang baik berdasarkan profil puncak difraksi perovskit. Rata-rata ukuran grain perovskit dengan aditif NH4Cl, NH4Br, NH4I dan tanpa aditif masing-masing diperoleh 28, 29, 61 dan 34 nm melalui persamaan Scherrer dan plot WH. Energi celah pita perovskit dengan aditif NH4Cl, NH4Br, NH4I dan tanpa aditif masing-masing diperoleh 1,590; 1,591; 1,603 dan 1,596 eV yang ditentukan melalui plot Tauc. Berdasarkan karakteristik yang diperoleh, pada akhirnya aditif NH4Cl, NH4I dan NH4Br yang digunakan masing-masing mampu meningkatkan kestabilan perovskit hingga hari ke-2 hari ke-14 dan hari ke-21.

Methylammonium lead trihalide perovskites have demonstrated as the important materials for low-cost and high performance solar cell applications. The major eminence of perovskite can be crystallized via various solution methods to produce the solid state of thin films. However, degradation of the materials under exposure of high humidity is still a major challange in research. Increasing stability of perovskite can be obtained by using additives. In this study, ammonium halides, namely NH4Cl, NH4Br and NH4I, were used as additives into precursors CH3NH3I dan Pb(Ac)2 to improve stability under exposure of humidity in ambient conditions. The synthesis of perovskite was carried out using one step spin-coating method. The effects of additives toward morphology, crystallinity, band gap energy and stability were investigated by characterizing the thin films using XRD, FTIR, SEM-EDX and UV-Vis spectrophotometer. The results showed that perovskite was successfully synthesized from precursors CH3NH3I dan Pb(Ac)2 within mixing DMF/DMSO solvents using one-step spin-coating method either without or with additives. The addition of ammonium halide additives into the precursor also affected morphology, crystallinity, band gap energy and stability of perovskites. SEM-EDX analysis showed that the density and uniform of grains were achieved by NH4Br additives. Meanwhile, XRD analysis showed perovskite with NH4Br and NH4I facilitate to high crystallinity based on perovskite diffraction peak profile. The perovskite with using NH4Cl, NH4Br, NH4I additives and pristine have an average grain size of 28, 29, 61 and 34 nm according to the Scherrer equation and the WH plot. The band gap energy from Tauc plot for perovskite with NH4Cl, NH4Br, NH4I additives and pristine was obtained 1.590, 1.591, 1.603 and 1.596 eV, respectively. Eventually, The NH4Cl, NH4I and NH4Br additives were capable to increase stability of perovskite up to 3, 14 and 21 days.

Kata Kunci : perovskit, metilamonium timbal trihalida, aditif, NH4Cl, NH4Br, NH4I