Cara Membuat Solar Cell atau Solar Cell Peka Pewarna dari Fruit Tea

Inovasi sel surya peka pewarna telah memperluas potensi perangkat hingga ke titik di mana ia mungkin benar-benar menyingkirkan sel surya silikon yang mahal.

Artikel berikut menjelaskan bagaimana Anda dapat dengan mudah membuat sel surya peka-pewarna serbaguna ini menggunakan bahan yang sangat biasa.

Eksperimen ini bertumpu pada konsep pemanfaatan senyawa organik pada tumbuhan, khususnya pewarna organik untuk berperan sebagai donor elektron pada sel surya.

Alih-alih silikon bahan semikonduktor di sel surya, kami telah menggunakan titanium oksida (TiO2), yang juga merupakan semikonduktor. Sifat TiO2 memungkinkannya menyerap sinar matahari lebih baik jika 'peka' dengan pewarna organik.

Efisiensi sel surya peka zat warna adalah 7% lebih tinggi dari sepertiga efisiensi sel surya konvensional. Meskipun ini bukan keuntungan besar, sel surya peka pewarna lebih murah karena proses pembuatannya lebih sederhana dibandingkan dengan sel silikon yang juga rumit.

Sel Surya Masa Depan?

Meskipun mungkin membutuhkan beberapa tahun untuk sel surya yang peka pewarna untuk sukses secara komersial, itu akan tetap berada di jalur yang benar asalkan masalah tertentu diselesaikan.

Pertama, masalah stabilitas jangka panjang sel harus ditangani karena oksigen akhirnya merusaknya dari waktu ke waktu.

Pewarna yang cocok dapat diambil dari raspberry atau teh buah. Tambahkan beberapa komponen lain seperti kaca emisivitas rendah (E rendah) dan titanium oksida, dan Anda memiliki semua bahan untuk membuat kit tersebut. Dalam percobaan ini, kami menggunakan teh roseship untuk pewarna merah.

Bahan yang Dibutuhkan

• Kaca lembaran (potongan) dengan lapisan penghantar arus di satu sisi. Ini tersedia dalam kit dan dapat ditemukan secara online. Sebagai alternatif, Anda dapat menggunakan kaca E rendah dan ini dapat diperoleh dari kaca, karena bahannya digabungkan dalam pembuatan jendela insulasi termal. Kami merekomendasikan untuk mendapatkan dua buah dengan ukuran 5 x 2 cm.
• TiO2 dan polietilen glikol. Yang terakhir adalah bahan standar dalam berbagai salep tetapi dalam percobaan ini, digunakan untuk menangguhkan titanium oksida.
• Barang-barang ini dapat dibeli dari apotek setempat. Anda juga harus memastikan polietilen glikol memiliki berat molekul 300 selain berbentuk cairan.
• Jika Anda membeli kit Anda dari internet, biasanya dilengkapi dengan suspensi putih, yang membuat segalanya lebih mudah. Anda dapat mengetahui dengan pasti bahwa ukuran partikel TiO2 tepat (kira-kira 20 nm) dan terisolasi dengan halus, yang sangat sulit diperoleh jika Anda melakukannya sendiri.
• Anda bisa memasukkan pasta gigi putih, Tipp-Ex, cat putih atau zat serupa yang mengandung titanium oksida sebagai pemutih.
• Dalam percobaan ini, kami telah menggunakan larutan yodium dalam etanol 65% sebagai elektrolit. Meskipun ini bekerja dengan baik, ini hanya menghasilkan arus sepertiga dari elektrolit biasa.
• Teh buah yang digunakan dalam pengujian kami adalah rosehip, tetapi kembang sepatu juga berfungsi.
• Kompor gas dan korek api.
• Satu stand laboratorium dengan penjepit, cincin dan layar. Fungsi screen adalah untuk menopang gelas selama memanggang.
• Sebuah pipet, tetapi jika Anda tidak punya, satu sendok teh dapat digunakan sebagai pengganti dengan membiarkan suspensi titanium oksida menetes di atas kaca.
• Penjepit, ketel, teko, pengering rambut, dan selotip.
• Selembar aluminium foil.
• Cawan petri atau mangkuk pipih atau piring sup biasa.
• Pensil grafit dan sepotong kaca atau kartu plastik untuk menyebarkan oksida titanium.
• Satu set multimeter.

Cara Kerja Sel Surya yang Peka Dye

Konstruksi sel surya peka pewarna terdiri dari dua lembar kaca datar dengan lapisan penghantar listrik di satu sisi. Lapisan konduktif biasanya terbuat dari oksida logam.

Lapisan buluh (kira-kira 10 μm) dari kristal TiO2 berukuran sekitar 20 nm yang telah dipanggang bersama untuk membuat lapisan berpori, diidentifikasi di antara dua bagian kaca.

Kemudian pewarna ditempatkan pada lapisan berpori ini. Di industri, pewarna yang dipilih untuk sel surya peka terdiri dari logam mulia rutenium.

Namun, pewarna merah yang tersedia secara alami dapat digunakan untuk tujuan pengujian. Karena ukuran kristal titanium oksida yang sangat kecil dan celah di antaranya, struktur berpori mengandung luas permukaan efektif yang sangat besar dan lapisan pewarna sangat tipis.

Ini penting untuk pengoperasian yang benar karena pewarna merupakan konduktor listrik yang buruk.

Saat sinar cahaya mengenai molekul pewarna, ia menembakkan elektron ke dalam titanium dioksida.

Elektron berkumpul di lapisan konduktif (elektroda kerja) yang ditempatkan di antara titanium oksida dan lembaran kaca.

Satu lapisan konduktif lagi diperlukan di sisi lain untuk berfungsi sebagai elektroda counter, dan celah antara elektroda dilengkapi dengan larutan elektrolit.

Di sinilah larutan garam yodium sederhana diterapkan daripada elektrolit asetonitril industri yang sangat mudah menguap dan beracun. Molekul tri-iodida dalam larutan elektrolit 'dipaksa' untuk mencapai dengan elektroda lawan untuk membentuk molekul iodida.

Hal ini terjadi hanya jika katalis dimasukkan ke elektroda dan di sanalah grafit pensil masuk. Untuk tingkat industri, katalis yang digunakan adalah platina yang sangat mahal.

Eksperimen ini menuntut elektron. Kelebihan elektron pada elektroda lain menghasilkan potensial listrik yang dapat dimanfaatkan.

Aliran arus dapat terjadi jika elektroda dihubungkan secara eksternal menggunakan beban.

Molekul iodida dalam larutan melepaskan elektron ke pewarna dan mengubahnya menjadi molekul tri-iodida selama proses yang sebagai gantinya melengkapi rangkaian listrik.

Substrat sel surya adalah kaca jendela biasa yang tebalnya sekitar 2mm dengan lapisan oksida logam konduktif bening (seperti Zinc Oxide). Sayangnya, pelapis ini tidak bisa dibuat sendiri.

Prosedur Langkah demi Langkah

Langkah-langkah pembuatan solar cell peka zat warna diilustrasikan di bawah ini melalui penjelasan dan gambar.

Ukuran partikel serbuk titanium sekitar 15-25 nm, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

1. Campur dengan polietilen glikol , yang merupakan agen pengemulsi berminyak, dan aduk ramuan dengan hati-hati sampai krim kental tercapai.

2) Untuk elektrolit, Anda dapat memilih yodium dalam etanol, tetapi hasilnya mungkin di bawah rata-rata dibandingkan dengan elektrolit redoks yang tersedia secara komersial.

3) Ambil unit multimeter dan atur rentang resistansi untuk mengetahui sisi mana dari potongan kaca yang konduktif.

4) Selanjutnya, kencangkan kaca di atas meja dengan menggunakan Sellotape sambil menempatkan sisi konduktif menghadap ke atas.

5) Jika Anda memiliki pipet, keluarkan sebagian krim atau pasta TiO2, dan teteskan beberapa tetes pada permukaan konduktif kaca.

6) Kemudian, dengan menggunakan kartu plastik atau potongan kaca yang berbeda, teteskan secara menyeluruh. Coba dapatkan lapisan seragam dengan menggeser perlahan potongan kaca di atas pasta Tio2.

7) Selanjutnya, tarik selotip di sekitar kaca, bebaskan dari meja.

8) Kami merekomendasikan untuk memanggang lapisan dalam oven atau di atas api terbuka seperti kompor gas. Suhu yang diharapkan sekitar 450 ° C. Setelah disetel, atur layar penopang hanya beberapa sentimeter di atas nyala api burner dan posisikan potongan kaca dengan lapisan TiO2 di atasnya.

9) Lapisan titanium oksida akan berubah warna menjadi coklat pada awal prosedur pemanggangan karena kandungan organiknya. Tetapi Anda harus memastikan warna TiO2 berubah menjadi putih selama proses akhir.

10) Kami sangat menyarankan agar memberikan waktu pendinginan yang tepat untuk kaca jika tidak ada kemungkinan kaca akan pecah. Tip adalah dengan menggeser kaca ke area yang lebih dingin (biasanya di dekat tepi) dan tidak terburu-buru memindahkannya dari layar panas.

11) Saatnya menyiapkan teh buah dengan air mendidih. Dalam percobaan kami, kami menggunakan lebih sedikit air dan lebih banyak kantong teh. Tuang larutan teh buah yang sudah diseduh ke dalam mangkuk besar. Jika Anda tidak memiliki kantong teh buah, Anda bisa menggunakan jus bit merah, jus raspberry, atau bahkan tinta merah.

12) Setelah potongan kaca mencapai suhu ruangan, Anda dapat dengan hati-hati memasukkannya ke dalam mangkuk dan membiarkannya meresap selama beberapa menit.

13) Selama proses perendaman, Anda dapat mulai menutupi sisi konduktif dari potongan kaca kedua dengan banyak grafit yang dapat diperoleh dari pensil timah. Lapisan ini akan berfungsi sebagai katalisator untuk mengangkut elektron ke elektrolit dari elektroda.

14) Kemudian, keluarkan potongan kaca konduktif dari penangas teh. Lapisan titanium oksida akan menyerap warna teh (lihat bagian tengah gambar). Setelah itu bilas gelas dengan air bersih atau ethanol dan gunakan pengering rambut untuk menghilangkan setiap tetes air .

15) Selanjutnya, susun kedua potongan kaca bersama-sama dengan permukaan konduktif saling berhadapan dan ujungnya saling lepas. Anda harus sangat berhati-hati agar kedua kaca tidak terlepas karena dapat menyebabkan TiO2 terlepas.

16) Setelah ini, pecahan kaca dapat disatukan dengan menggunakan penjepit kertas (sedikit dimodifikasi atau menggunakan selotip biasa yang melilitnya.

17) Sekarang, tambahkan elektrolit di antara dua bagian kaca. Dianjurkan agar Anda menempatkan beberapa tetes elektrolit di setiap sisi potongan kaca dan akan ditarik di antara gelas karena aksi kapiler.

18) Itu saja, sel surya peka pewarna berbasis jus buah Anda sekarang siap untuk diuji. Menggunakan multimeter Anda dapat mengukur tegangan (sekitar 0,4 V) dan arus (sekitar 1 mA). Karena pencahayaan studio, hasilnya akan sedikit berbeda. Selanjutnya, Anda dapat menggunakan beberapa klip buaya untuk memperpanjang lebih banyak sel secara berurutan.

Kami akan mengabaikan langkah menyegel potongan kaca, seperti yang dilakukan dengan sel surya peka-pewarna industri. Ini memungkinkan kami untuk menggunakan potongan kaca lagi dan dalam hal ini, yang perlu Anda lakukan hanyalah memisahkannya dan mencuci permukaannya dengan air dan menggosoknya dengan lembut. Karena menghilangkan lapisan grafit sepenuhnya tidak mungkin, jadi kami menyarankan untuk menggunakan kaca kontra-elektroda lagi untuk tujuan yang tepat dalam percobaan selanjutnya.

Gambar milik: youtube.com/watch?v=Jw3qCLOXmi0