PENGARUH SUHU SINTERING FILM TIPIS TiO2 MESOPORI TERHADAP PEMBENTUKAN PEROVSKIT UNTUK APLIKASI SEL SURYA

Wachid Siti Fatimah, Dr. Indriana Kartini, M.Si.;Dr. Sutarno, M.Si.

2019 | Skripsi | S1 KIMIA

Pengaruh suhu sintering film tipis TiO2 mesopori terhadap pembentukan perovskit CH3NH3PbI3 telah dipelajari. TiO2 mesopori (mp-TiO2) 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 film tipis mp-TiO2 dilakukan dengan metode slip-casting dan dilanjutkan dengan perlakuan sintering pada variasi suhu 450, 550 dan 700 derajat Celcius selama 30 menit. Perovskit CH3NH3PbI3 disintesis dari prekursor CH3NH3I dan PbI2 pada film tipis mp-TiO2 menggunakan metode deposisi bertahap. Film mp-TiO2/CH3NH3PbI3 dipanaskan pada suhu 100 derajat Celcius selama 30 menit. Karakterisasi material dilakukan menggunakan X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) dan Atomic Force Microscope (AFM). Sel surya difabrikasi dengan Spiro-OMeTAD sebagai hole transport material (HTM) dan logam Ag sebagai elektroda lawan. Kinerja sel surya diukur menggunakan I-V Keithley Solar Simulator. Karakterisasi XRD menunjukkan bahwa kristalinitas dan ukuran kristal mp-TiO2 meningkat dengan suhu sintering yang semakin tinggi. Selain itu, citra SEM menunjukkan bahwa peningkatan suhu sintering dapat meningkatkan kerapatan film tipis mp-TiO2. Sintesis perovskit CH3NH3PbI3 pada film tipis mp-TiO2 dengan perlakuan sintering pada suhu 550 derajat Celcius (T-550) diperoleh kualitas lapisan perovskit paling baik dengan kristalinitas tinggi tanpa adanya residu PbI2, coverage lapisan perovskit yang tinggi, serta memiliki morfologi dan ukuran grain yang lebih seragam. Kekasaran permukaan rata-rata sampel T-450, T-550 dan T-700 masing-masing sebesar 0,27; 0,15 dan 0,19 mikrometer. Konstruksi sel surya T-550 menghasilkan efisiensi konversi energi sebesar 5,14%, lebih tinggi dibandingkan dengan sel T-450 (2,15%) dan sel T-700 (0,48%).

Effect of sintering temperature of mesoporous TiO2 thin films on CH3NH3PbI3 perovskite formation has been investigated. Mesoporous TiO2 (mp-TiO2) was synthesized from titanium(IV) tetraisopropoxide (TTIP) precursor and Pluronic P123 surfactant as the template through hydrothermal method at 100 degree Celsius for 20 hours. The preparation of mp-TiO2 thin film was conducted by the slip-casting method and continued with sintering treatment at various temperature of 450, 550 and 700 degrees Celsius for 30 minutes. Perovskite-based CH3NH3PbI3 was synthesized from CH3NH3I and PbI2 precursors and then deposited on mp-TiO2 thin film through a sequential deposition method. Film of mp-TiO2/CH3NH3PbI3 was annealed at 100 degrees Celsius for 30 minutes. The characterization of materials was performed using X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Atomic Force Microscope (AFM). The solar cell was constructed with Spiro-OMeTAD as the hole transport material (HTM) and Ag metal as the counter electrode. The performance of solar cell was measured using I-V Keithley Solar Simulator. XRD characterization shows that the crystallinity and crystallite size of mp-TiO2 increase as the sintering temperature increasing. Moreover, SEM images depict that the increasing sintering temperature produces a denser mp-TiO2 thin film. CH3NH3PbI3 perovskite synthesis on mp-TiO2 thin film by sintering treatment at 550 degrees Celsius (T-550) resulted the best perovskite layer which has high crystallinity without the presence of PbI2 impurities, high-coverage perovskite layer and uniform morphology and grain size. The average surface roughness on T-450, T-550 and T-700 sample are 0.27, 0.15 and 0.19 micrometer, respectively. The constructed T-550 solar cell exhibits a power conversion efficiency of 5.14% which is higher than that of T-450 cell (2.15%) and T-700 cell (0.48%).

Kata Kunci : TiO2 mesopori, perovskit CH3NH3PbI3, kinerja sel surya