Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Zinc oxide (ZnO) merupakan material semikonduktor tipe-n yang memiliki energi celah pita langsung yang lebar sebesar ~ 3.3 eV serta sifat-sifat optik lain yang menarik, sehingga sangat potensial untuk diaplikasikan pada berbagai bidang seperti elektronik, optoelektronik, sensor, divais fotonik, serta fotokatalis. Dopan pada nanostruktur ZnO merupakan salah satu cara efektif untuk meningkatkan sifatsifat fisika ZnO untuk berbagai aplikasi. Dalam penelitian ini dilakukan sintesa material nanorod ZnO dengan tiga variasi konsentrasi dopan cerium 0%, 3% dan 5% menggunakan metode utrasonic spray pyrolysis pada saat pembenihan (seeding) dan metode hidrotermal untuk penumbuhan (growth) nanorod diatas substrat indium tin oksida (ITO) untuk aplikasi fotokatalitik. Selanjutnya dilakukan karakterisasi meliputi morfologi permukaan dengan field emission scanning electron microscopy (FESEM), struktur kristal dengan difraksi sinar X, sifat optik melalui spektrofotometer UV-VIS dan Photoluminescence serta uji aktivitas fotokatalitik untuk degradasi metilen biru. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dopan cerium 3% telah menghasilkan morfologi nanorod ZnO berbentuk heksagonal yang tumbuh lebih seragam pada bidang kristal (002), intensitas absorbansi cahaya ultraviolet yang meningkat sehingga dapat meningkatkan kecepatan degradasi metilen biru.

---

Zinc oxide (ZnO) is a n-type semiconductor material which has a wide direct band gap energy of ~ 3.3 eV, and other interesting optical properties, so it?s potentially applied to various fields such as electronics, optoelectronics, sensors, photonic devices, and also photocatalyst. Dopant in ZnO nanostructures is an effective way to improve ZnO?s structural properties in various applications. In this study, ZnO nanorod material were synthesized with three cerium dopant concentration of 0%, 3%, and 5% using utrasonic spray pyrolysis methods for ZnO seeding process, and the hydrothermal method used for growth nanorod on indium tin oxide (ITO) substrate for photocatalytic application. X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy (FESEM), UV-VIS and Photoluminescence spectroscopy were used to characterize the crystal structure, surface morphology and optical properties of ZnO nanorods and the photocatalytic activity test for methylene blue degradation. The experimental results showed that 3% cerium dopant has produced hexagonal morphology ZnO nanorod growing more uniform on (002) crystal planes, increased the intensity of ultraviolet absorbance thereby increase the degradation speed of methylene blue.

Abstrak :
Perovskite solar cell (PSC) adalah tipe sel surya yang memanfaatkan material perovskite sebagai pembangkit electron dan hole ketika sinar datang masuk ke dalam PSC. Selama ini, pengembangan divais PSC umumnya menggunakan material TiO₂ sebagai electron transport material (ETM) karena kemampuan TiO₂ untuk menghasilkan efisiensi PSC yang tinggi. Akan tetapi, material TiO₂ memiliki keterbatasan berupa pemrosesan pada suhu tinggi yang dapat mencapai 500 °C, sehingga membatasi jenis substrat yang dapat digunakan. Oleh karena itu, pada penelitian ini, digunakan ZnO nanorod (NR) sebagai ETM. Keunggulan material ZnO adalah mobilitas electron yang lebih tinggi dari TiO₂ serta energy bandgap ZnO yang hampir serupa dengan TiO₂, sehingga short-circuit current density (J_SC) yang terbangkitkan bernilai tinggi. Fabrikasi ZnO NR dilakukan dengan 2-steps method, yaitu pendeposisian seed layer dan diikuti dengan penumbuhan ZnO NR dengan teknik waterbath. ZnO NR ditumbuhkan dengan dua sumber zinc yang berbeda, zinc acetate (ZA) dan zinc nitrate (ZN), dengan waktu penumbuhan (t) yang divariasikan pada waktu 0, 15, 60, 90, dan 120 menit. ZnO NR dengan ketebalan yang berbeda-beda berhasil didapatkan dengan ketebalan terkecil pada 0,1 µm dan ketebalan terpanjang pada 2 µm. Fabrikasi perovskite dilakukan dengan teknik 1-step spin coating yang mencampurkan bahan lead iodide (PbI₂) dan methylammonium iodide (MAI) pada satu larutan. Beberapa langkah pengoptimisasian diambil untuk memastikan lapisan perovskite yang terbentuk menutupi seluruh permukaan ZnO NR. Multiwalled carbon nanotube (MWCNT) dikenakan di atas lapisan perovskite dengan metode doctor blading sebagai hole transport material (HTM). Lapisan plastik yang diletakkan di atas perovskite digunakan sebagai insulator dan masking untuk mengisolasi perovskite dari pengaruh uap air. Untuk menganalisa efek ketebalan dan ukuran crystallite dari ZnO, dua sumber ZA dan ZN digunakan untuk fabrikasi divais PSC. Dari hasil fabrikasi, didapatkan bahwa PSC dengan HTM berupa MWCNT dan pemberian lapisan plastik sebagai insulator memberikan J_SC dan efisiensi yang lebih tinggi pada nilai 5,3409 mA/cm² dan 0,3322 %. MWCNT berfungsi sebagai lapisan pelindung untuk perovskite serta mempercepat transfer hole sebagai akibat dari konduktivitas MWCNT yang tinggi. Nilai J_SC tertinggi sebesar 6,18 mA/cm² didapatkan pada PSC dengan ketebalan ZnO NR sekitar 100 nm dan ukuran crystallite sebesar 19,29 nm. Kurva yang menggambarkan J_SC dan efisiensi sebagai fungsi dari ketebalan ZnO NR memberikan bentuk yang hampir linear dan berbanding terbalik. Bentuk dan karakteristik yang linear juga diberikan pada kurva J_SC dan efisiensi sebagai fungsi dari ukuran crystallite tetapi jika setiap kurva dibedakan menurut asal sumber ZA atau ZN. Dengan demikian, ketebalan dan crystallite size dari ZnO NR adalah berbanding terbalik terhadap J_SC dan efisiensi PSC. ......Perovskite solar cell (PSC) is a type of solar cell that utilizes perovskite material as electron and hole generator when incident light come into contact with the PSC. Until recently, the development of the PSC devices usually employs the use of TiO₂ material as electron transport material (ETM) because of the TiO₂ material's ability to deliver high PSC outputs. However, TiO₂ material faces limitation due to its need to be processed at high temperature that could reach to 500 °C which limits the type of the substrate that can be applied. In this research, the use of alternative ETM through ZnO nanorod (NR) material was analyzed to replace TiO₂ material. The advantage of ZnO material is higher electron mobility than TiO2 material while having similar energy bandgap so that the generated short-circuit current density (J_SC) would be higher. The fabrication of ZnO NR was done with 2-steps method of seed layer's deposition and followed with the growth of ZnO NR with waterbath technique. ZnO NR were grown with two different zinc sources, zinc acetate (ZA) and zinc nitrate (ZN), with various growth time (t) at 0, 15, 60, 90, and 120 minutes. ZnO NR with different thickness were obtained with the smallest thickness at 0.1 µm and the largest thickness at 2 µm. The fabrication of perovskite was done with 1-step spin coating technique which mixed lead iodide (PbI₂) and methylammonium iodide (MAI) ingredients into one solvent. Several optimization steps were taken to ensure the formed perovskite layer covered the whole surface of the ZnO NR. Multiwalled carbon nanotube (MWCNT) was applied in top of the perovskite layer with doctor blading method as the hole transport material (HTM). A plastic was put above the perovskite as the insulator and masking to isolate the perovskite from the influence of water vapor. In order to analyze the effects of the thickness and crystallite size of the ZnO, two sources of ZA and ZN were utilized to fabricate the PSC devices. From the results of the fabrication, it was obtained that PSC with MWCNT as the HTM and application of the plastic layer as the insulator would give higher J_SC and efficiency at 5.3409 mA/cm² and 0.3322 %. MWCNT functioned as a protective layer for the perovskite and fastened the hole transfer because of its high conductivity. The highest J_SC was obtained at 6.18 mA/cm² for PSC with ZnO NR's thickness at around 100 nm and crystallite size at 19.29 nm. A curve that depicted J_SC and efficiency as functions of ZnO NR's thickness gave an almost linear shape and inversely proportional. Similar shapes and characteristics were given at the curves of J_SC and efficiency as functions of crystallite size as long as the curves were classified based from ZA or ZN sources. It can be concluded that the thickness and crystallite size of the ZnO NR were inversely proportional to the J_SC and efficiency of the PSC.