PREPARASI LAPIS TIPIS METILAMONIUMTIMBAL(II) IODIDA PADA LAPIS TIPIS TITANIA UNTUK SEL SURYA PEROVSKIT

Bela Pratiwi, Dr. Indriana Kartini, M.Si.; Dr. Eko Sri Kunarti, M.Si.

2019 | Skripsi | S1 KIMIA

Preparasi lapis tipis metilamoniumtimbal(II) iodida pada lapis tipis titania mesopori (TiO2-m) untuk sel surya perovskit telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh suhu sintering lapis tipis TiO2 mesopori terhadap kristalinitas dan ukuran grain perovskit serta kinerja sebagai sel surya perovskit. Penelitian ini diawali dengan sintesis serbuk TiO2 mesopori, preparasi lapis tipis TiO2-m dengan teknik slip casting dan kajian variasi suhu sintering lapis tipis TiO2-m dengan suhu 400, 500, dan 600 °C. Metode deposisi bertahap digunakan dalam preparasi lapis tipis metilamoniumtimbal(II) iodida (CH3NH3PbI3) pada lapis tipis TiO2-m dengan menggunakan prekursor CH3NH3I dan PbI2 (1:1) dalam pelarut DMSO. Konstruksi sel surya dilakukan dengan model solid state sensitized solar cell dengan Spiro-OMeTAD sebagai lapisan pengangkut hole dan logam Ag sebagai elektroda lawan. Karakterisasi dilakukan dengan Scanning Electron Microscope (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), X-Ray Diffraction (XRD) dan uji I-V (arus-voltase). Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapis tipis metilamoniumtimbal(II) iodida dapat diperoleh pada semua lapis tipis titania mesopori dengan variasi suhu sintering. Suhu sintering lapis tipis TiO2-m berpengaruh terhadap kristalinitas dan ukuran kristal. Semakin tinggi suhu sintering maka kristalinitas lapis tipis TiO2-m semakin meningkat dan ukuran kristal semakin besar. Ukuran kristal lapis tipis TiO2-m pada variasi suhu sintering 400, 500, dan 600 °C berturut-turut yaitu 10,50; 12,24; dan 21,09 nm. Hasil XRD lapis tipis perovskit menunjukkan kristalinitas tertinggi diperoleh pada suhu sintering 500 °C, dan ukuran grain rerata perovskit terbesar diperoleh pada suhu 600 °C sebesar 1,38 μm. Ukuran rerata grain perovskit suhu sintering 400, dan 500 °C berturut-turut yaitu 0,82; dan 1,25 μm. Lapisan perovskit dengan keseragaman tinggi, ukuran grain besar dan kristalinitas tinggi diperoleh pada suhu sintering TiO2-m 500 °C sehingga menghasilkan efisiensi tertinggi sebesar 4,14% sedangkan efisiensi sel surya perovskit metilamoniumtimbal(II) iodida pada lapis tipis titania mesopori (TiO2-m) suhu sintering 400 dan 600 °C yaitu 3,04% dan 2,31%.

Preparation of a methylammoniumlead (II) iodide thin film on a mesoporous titania (TiO2-m) thin film for perovskite solar cells was carried out. This study also aims to examine the effect of sintering temperature of mesoporous TiO2 thin film on the crystallinity and size of perovskite grain, as well as the performance of perovskite solar cells. This research was performed by synthesizing mesoporous TiO2 powder, preparing TiO2-m thin film using slip casting technique and studying the sintering temperature of TiO2-m thin films at temperatures of 400, 500, and 600 °C. Two steps deposition was used in the preparation of the thin film of methylammoniumlead(II) iodide (CH3NH3PbI3) on TiO2-m thin film using CH3NH3I and PbI2 (1: 1) precursors in DMSO solvents. Solar cell construction was carried out using a solid state sensitized solar cell with Spiro-OMeTAD as a hole transporting material and Ag metal as the counter electrode. Film characterization was carried out by Scanning Electron Microscope (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), X-Ray Diffraction (XRD) and I-V test (current-voltage). The results showed that the thin layer of methylammoniumlead(II) iodide can be obtained at all mesoporous titania (TiO2-m) thin films with sintering temperature variations. The sintering temperature of TiO2-m thin layer had an effect on crystallinity and crystal size. The higher the sintering temperature, the crystallinity of the TiO2-m thin layer increased and the crystal size. The crystalline size of TiO2-m thin films at various sintering temperatures of 400, 500, and 600 °C were 10.50; 12,24; and 21.09 nm, respectively. The XRD results of perovskite thin film showed the highest crystallinity obtained at sintering temperature of 500 °C, and the largest average grain size of perovskite was obtained at 600 °C at 1.38 μm. The average size of perovskite grain sintering temperature at 400 and 500 °C were 0.82; and 1.25 μm, respectively. The perovskite layer with highest homogenity, large grain size and high crystallinity was obtained at the sintering temperature of TiO2-m 500 °C resulting in the highest efficiency of 4.14% while the efficiency of perovskite solar cells in thin films of methylammoniumlead(II) iodide prepared on titania (TiO2-m) thin films sintered at 400 and 600 °C were 3.04 and 2.31%, respectively.

Kata Kunci : CH3NH3PbI3, TiO2 mesopori, grain, deposisi bertahap, sel surya perovskit