Kisah sukses dari Intel ISEF 2006 & 2007 : Membuat ‘prakarya’ sel surya (Bag. 2)

Secara bertahap, dalam membuat DSSC, kami harus menempuh proses pembuatan komponen berikut; substrat kaca yang dilapisi oleh transparent conducting oxide jenis ITO (lihat artikel Transparan seperti Gelas, Konduktif layaknya Logam). Kemudian membuat lapisan TiO2 (titanium dioksida) di atas lapisan ITO, di tempat terpisah, kami harus membuat lapisan Platina di atas gelas, dan akhirnya menyusun sel dengan sentuhan akhir berupa penambahan pigmen ke dalam sel dan larutan elektrolit (larutan yang dapat menghantarkan aurs listrik) . Gambar disamping ialah struktur DSSC yang hendak kami dibuat.

 

Pada dasarnya, pembuatan DSSC dengan metode konvensional sudah melibatkan proses yang relatif sederhana, yang juga membuat DSSC ini menjadi ‘hot issue’ dalam dunia sel surya. Komponen DSSC pada intinya dibuat dengan proses yang sudah dikenal baik di dunia manufaktur.

 

Bahan-bahan material penyusunnya pun setali tiga uang.
Kita tidak perlu lagi mensintesis TiO2 serbuk yang berukuran 25 nanometer, karena serbuk itu sudah berada di pasaran luas. Harganya? Hanya 78 ribu Won (~80 USD) untuk 1 kilogram, tidak terlalu mahal apalagi hanya akan dipergunakan sekitar 1-2 gram saja untuk satu sel (kalau ada yang jual hanya 10 gram, saya lebih suka beli yang 10 gram). Serbuk ini penting artinya di dalam DSSC karena serbuk inilah yang nantinya akan menyalurkan elektron ke sirkuit. Yang agak mahal ialah pigmen Rhutenium sebagai komponen DSSC yang berfungsi untuk menghasilkan elektron ketika pigmen tsb kena cahaya matahari. Pigmen ini musti didatangkan langsung dari Swiss. Berapa harganya? kira-kira 500 USD untuk pigmen yang beratnya hanya 100 miligram, wew…..!

 

Mengubah serbuk menjadi lapisan TiO2 di atas substrat kaca pun secara konvensional cukup mudah. Tinggal melarutkan serbuk tersebut ke beberapa campuran larutan kimia+air suling, mengoleskan larutan tsb ke substrat kaca dan kemudian diberi pemanasan hingga 400 derajat Celcius selama 1 jam. Nah, di proses inilah ruang dimana kami mencoba ‘bermain’. Kami beranggapan bahwa, jika pembuatan lapisan TiO2 ini dapat dilakukan dengan proses yang lebih cepat dengan kata lain dengan proses alternatif, dalam proses temperatur yang jauh lebih rendah, dan juga menghasilkan performa yang sepadan, maka ini sebuah kemajuan.

 

Tantangannya ialah, lapisan TiO2 ini harus berpori sebagai tempat penampungan pigmen Rhutenium. Porinya harus banyak dan berukuran nanometer. Susahnya lagi ialah, bagaimana mewujudkan lapisan tersebut dengan menggunakan proses alternatif dengan alat yang ada di lab saya; Sputtering. Sputtering sebenarnya merupakan alat yang jamak digunakan untuk membuat sebuah lapisan dengan ketebalan skala nanometer hingga micrometer dan merupakan tulang punggung dalam konsep nanoteknologi; semisal chip semikonduktor, layar LCD dan perangkat elektronik lainnya. Sayangnya, karakteristik alat ini tidak menghasilkan lapisan yang berpori.

 

Akhirnya kami pikirkan untuk dilakukan dengan bantuan teknik lain, yakni ‘etching’. Etching sediri ialah teknik untuk menghilangkan sedikit material di permukaan lapisan TiO2 dengan cara mencelupkan lapisan tersebut ke larutan kimia tertentu, tanpa merusak lapisan TiO2 secara keseluruhan. So, intinya, kami akan membuat lapisan TiO2 dengan Sputtering pada suhu kira-kira 100-200 derajat Celcius, kemudian kami ‘etching’ agar berpori.

 

 

 

Untuk itu, beberapa penyesuaian dilakukan. Mengganti serbuk nano TiO2 dengan serbuk ukuran yang lebih besar (dan lebih murah) untuk digunakan dalam proses Sputtering sebagai proses alternatif dan membeli beberapa larutan asam sebagai larutan etchingnya.

Bisakah? well, itulah yang hendak kami kerjakan.

Ketika saya menghadiri Int’l Photovoltaics Science and Engineering Conference (lihat PVSEC-15 ) ke 15 di Shanghai Sept. 2005 lalu, topik DSSC ini memang mengundang banyak pemikiran dan ide baru dalam proses pembuatannya, optimalisasi, serta pembuatan dalam skala massif. Sempat juga saya ikut workshopnya dan berkenalan dengan Prof. Michael Gratzel sang penemu DSSC (mudah-mudahan bisa dapat Nobel Kimia dia…kkkk) yang bekerja di Swiss Federal Institute of Technology di Lausanne, Swiss. Ide-ide baru ini mulai dari modifikasi pembuatan DSSC konvensional hingga proses hybrid yang menggabungkan proses konvensional dengan proses baru, atau mengganti material DSSC yang sudah baku dengan material alternatif lain.

Dan sejauh pengamatan saya, belum pernah ada teknik kombinasi pembuatan DSSC dengan mengandalkan teknik yang hendak kami gunakan. Sebuah kesempatan.

 

3 Comments

Filed under Blog

3 responses to “Kisah sukses dari Intel ISEF 2006 & 2007 : Membuat ‘prakarya’ sel surya (Bag. 2)

  1. Pingback: Dari ajang 17th International Photovoltaic Science and Engineering Conference 2007 Fukuoka (Bagian 1) « ..:: Sel Surya - Terbaharukan dan Ramah lingkungan ::..

  2. Halo mas Adhi,
    Menarik juga itu teknik kombinasi sputtering+etching nya.
    Gimana hasilnya, berhasilkah?
    Fyi, saat in penelitian di lab saya juga salah satu kegiatannya terfokus pada DSSC, teknik pelapisan nc-TiO2 nya menggunakan screen printing.
    Mungkin kita bisa diskusi kapan-kapan😀
    (mas Adhi kan jagonya, saya masih amatir nih dari dulu silicon forever :p)

    Salam

    Lita

    • Adhi

      Hallo Lita…

      Hasilnya_ Anak bimbingan tsb masuk California Institute Technology tuh… Department Physics… yg bnyk peraih nobelnya.. haha
      Salah satunya ya gara2 masuk finalis ajang tsb…
      Performance nya masih kurang bagus, wong bukan penelitian utama. melainkan untuk sekedar lomba.

      Salam
      ADHI

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s