Fabrikasi Sel Surya Tersensitisasi Dye dengan ZnO Nanorod sebagai Fotoanoda dan Material Spiro sebagai Hole Transport Material (HTM)

Abstract

Abstrak. Dalam penelitian ini, kombinasi antara oksida logam ZnO nanorod dan TiO2 mesopori telah berhasil digunakan sebagai fotoanoda pada sel surya tersensitisasi warna. Selain itu, untuk meningkatkan difusi muatan di dalam sel, digunakan spiro-TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9'-spirobifluorene) sebagai lapisan penghantar hole (HTM-hole transport material). Lapisan tipis ZnO dengan/tanpa aluminium (ZnO:Al seed layer (0 wt%, 0,5 wt% dan 1 wt%)) digunakan sebagai seed layer (lapisan penumbuh) dan dideposisikan di atas substrat FTO menggunakan teknik spin coating. Kemudian, ZnO nanorod ditumbuhkan di atas FTO/ZnO:Al seed layer menggunakan metode self-assembly dengan merendam FTO/ZnO:Al dalam larutan prekursor pada suhu 100°C selama 150 menit menggunakan oven elektrik. ZnO nanorod yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi menggunakan SEM, dan hasil pengukurannya memperlihatkan bahwa ZnO nanorod yang ditumbuhkan di atas FTO/ZnO:Al (0,5 wt%) memiliki diameter rata-rata terkecil sebesar 123 nm dan estimasi panjang sekitar 1,11 μm. Hasil spektrum XRD memperlihatkan bahwa seluruh sampel ZnO nanorod memiliki struktur heksagonal wurtzite dengan orientasi bidang hkl (002), dan memiliki ukuran bulir sekitar 15-25 nm. Kombinasi ZnO nanorod dan TiO2 mesopori digunakan sebagai fotoanoda pada DSSC dengan struktur FTO/ZnO:Al/ZnO nanorod/TiO2/ruthenizer 535-bis TBA-dye/Spiro-TPD/ mosalit/Pt/FTO. Efisiensi tertinggi yang berhasil dicapai adalah 0,46% di bawah penyinaran 30 mW/cm 2 dengan menggunakan ZnO:Al seed layer (0,5 wt%). Abstract. Dye sensitized solar cell (DSSC) is one type of solar cell that interesting to researched. Basically, efficiency of DSSC is relatively low compared to other types of solar cells. One of the way to improve the efficiency of DSSC is modify photoanode structure and insert some material as hole transport material (HTM) to increase charge diffusion inside the cell. In this work, combination between metal oxides ZnO nanorod and TiO2 mesoporous was used to modify the photoanode structure. Moreover, in order to enhance charge diffusion inside the cell, Spiro-TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9'-spirobifluorene) as hole transport material was employed. To initiate the nanorod growth, ZnO thin film with/without aluminum content (ZnO:Al seed layer-0 wt%, 0.5 wt% and 1.0 wt%) was used and deposited on FTO substrate using spin coating technique. After that, ZnO nanorod was grown on FTO/ZnO:Al seed layer by using self-assembly methods; immersing FTO/ZnO:Al inside precursor solution at certain temperature (100°C) for 150 minutes using laboratory oven. ZnO nanorod resulted then characterized by scanning electron microscope (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD). SEM results show that ZnO nanorod growth on FTO/ZnO:Al (0.5 wt%) has the smallest average diameter (123 nm) and approximate length of 1.11 μm. XRD spectra reveal that all samples of ZnO nanorod have hexagonal wurtzite structure with (002) preferred orientation. Based on data processing of XRD spectra, ZnO nanorods have grain size ranges between 15-25 nm. Combination between ZnO nanorod and TiO2 mesoporous was