Inspiring the World

Eka Maulana, ST., MT., M.Eng

Category : Science

Teknologi Nano dalam Perspektif Islam

nano islam

Berikut materi kajian Sensor (Senin Sore) Masjid Raden Patah Universitas Brawijaya 23/03/2015.  Download Materi “Teknologi Nano dalam Perspektif Islam”

Nets 2013 Proceeding DSSC

ORGANIC SOLAR CELL BASED ON EXTRACTION OF PAPAYA (Carica papaya) AND JATROPHA (Ricinus communis) LEAVES IN DSSC (DYE SENSITIZED SOLAR CELL)

Sholeh Hadi Pramono, Eka Maulana, M. Julius St.,  and Teguh Utomo

Electrical Engineering Department, Brawijaya University
Jl. MT Haryono 167 Malang 65145, Ph./Fax: 0341-554166
sholehpramono@ub.ac.id, ekamaulana@ub.ac.id

Abstract

This article shows an experimental result of  DSSCs (Dye Sensitized Solar Cell) fabrication and characterization of based on papaya (Carica papaya L.) leaves and  jatropha (Ricinus communis) leaves. Chlorophyll was extracted from the both leaves as organic dye materials to replace previous solar cells based on inorganic materials such as silicon. A TCO (Transparent Conductive Oxide) was used as a substrate material that surrounds the inner layer of DSSC. TiO2 nano particles, natural dyes, electrolytes, and counter electrode combined as an donor-acceptor layer. Thick film screen printing method is used for the adhesion of the TiO2 layer to the substrate. Couples of iodine and tri-iodine electrolyte solution used as an electron donor layer.  We designed the active area cell size of 1.8 x 1.8 cm on two layers of TCO glass substrate. The wavelength absorption measurements of extracted chlorophyll occurs in the spectrum of 300-700nm. We measured open circuit voltages (Voc)  under light illuminance of 18,000 lux are 289 and 245 mV of  papaya and jatropha leaves, respectively. A Sort circuit current was achieved at -17 and -6.7 µA. These cells have already reached fill factors (FF) exceeding 26% and 25%.

Keywords: DSSC, chlorophyll, organic, papaya, jatropha leaves.

References
  1. O’ Regan, M Gratzel. A low cost, high efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature 353 (1991) 737-739
  2. M. Gratzel. Photoelectrochemical cell. Nature 414 (2001) 338-344.
  3. S. Ito, T. N. Murakami, et.al, Fabrication of thinfilm dye sensitized solar cell with solar to electric power conversion effieciency over 10%, Thin Solid Film 516 (2008) 4613-4613.
  4. M. Gratzel, Photovoltaic Performance and  long-term stability of dye-sensitized solar meosocopic solar cell, C. R. Chimie 9 (2006) 578-583.
  5. S. Ito, P. Chen, P. Comte, et. al, Fabrication of Screen Printing Pastes From TiO2 Powders for Dye-Sensitized Solar Cells. Prog. in Photovolaics: Research and Applications (2007)  DOI: 10.100/pip. 768.
  6. M. Syahid, et. al, Recent Advancement in natural dye applications: a review.  Jurnal of Cleaner Production  (2013) 1-22.
  7. I. K. Ding, J. M. Kyriazi, N. L. Cevey-Ha, et.al, “Deposition of hole-transport materials in solid-state dye-sensitized solar cells by doctor-blading, Organic Electronic 11 (2010) 1217-1222.
  8. S. S. Kim, et. al, Annealing-free fabrication of P3HR:PCBM solar cell via simple brush painting, Solar Energy Material and Solar Cell 94(2010) 171-175.
  9. V. W. W. Yam , WOLEDs and Organic Photovoltaics.   New York: Springer-Verlag, 2010, ch. 1

paper (pdf)

QR Code

Material Elektronika Organik

Sifat dan Struktur Polimer untuk Material Elektronika Organik

Eka Maulana

http://maulana.lecture.ub.ac.id

Material utama yang digunakan dalam rekayasa elektronika organik adalah polimer berbasis karbon. Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Polimer dibangun oleh satuan struktur yang tersusun secara berulang dan diikat oleh gaya tarik-menarik yang disebut ikatan kovalen, dimana ikatan setiap atom dari pasangan menyumbangkan satu elektron untuk membentuk pasangan elektron.

Karakteristik Material

Karakteristik polimer tergantung dari berat dan bentuk molekul serta perbedaan struktur rantai molekul .
Beberapa karakteristik dasar yang dimiliki oleh material untuk aplikasi elektronika organik antara lain:

  1. Struktur elektronik bahan berpotensi untuk laju muatan
  2. Mobilitas elektron yang tinggi
  3. Dimensi materialnya stabil dan resistansi terhadap perubahan lingkungan luar
  4. Mudah direkayasa, diproses dan dikendalikan
Struktur Material

Kebanyakan material organik adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan kovalen (C dan H). Ukuran molekul polimer sangat besar jika dibandingkan dengan molekul hidrokarbon bahkan ukurannya sering disebut makro molekul. Di dalam molekul, atom-atom berikatan kovalen. Sebagai contoh adalah senyawa C2H4


_ : ikatan tunggal

= : ikatan ganda

    Sebagian besar polimer, molekul-molekulnya dalam bentuk rantai yang panjang dan fleksibel. Tulang belakangnya adalah urutan atom karbon. Tiap-tiap elektron valensinya yang tersisa bila berikatan dengan atom-atom radikal posisinya berdekatan dengan rantai. Molekul panjang ini disebur mer. Mer tunggal disebut dengan monomer dan mer banyak disebut dengan polimer. Jika ethilene diberi katalis, maka akan bertransformasi menjadi poly-ethilene.

Terdapat beberapa jenis polimer berdasarkan bentuk susunan rantainya, yaitu:

Polimer linier

Polimer linier tersusun atas unit yang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang. Bentuk polimer ini ujungnya bergabung bersama pada ujung-ujungnya dalam rantai tunggal.


Polimer bercabang (branch)

Polimer Bercabang merupakan polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama.


Polimer Berikatan Silang (cross-linked)

Polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Rantai linier bargabung satu sama lain pada beberapa tempat dengan ikatan kovalen.


Polimer jaringan (network)

Polomer ini tersusun atas unit mer tri-functional yang mempunyai tiga ikatan kovalen aktif membentuk jaringan 3 dimensi. Sehingga terjadi sambungan silang ke berbagai arah sehingga terbentuk sambung silang tiga dimensi.

Beberapa struktur molekul polimer organik ditunjukkan dalam gambar berikut


Gambar 1. Struktur PDOT



Gambar 2. Struktur molekul Polythiophene


Gambar 3 Alotrop molekul karbon

a) Diamond b) Graphite c) Lonsdaleite d) C60 (Buckminster fullerene) e) C540 (Fullerene) f) C70 (Fullerene)

g) Amorphous carbon h) single-walled carbon nanotube

Jenis Polimer

Beberapa jenis molekul dan polimer yang dapat digunakan sebagai material dalam elektronika organik antara lain:

  1. Pentacene
  2. Tetracene
  3. Carbon nanotube
  4. Fullerene (C60)
  5. Organic Phosphors FIr6, Ir(ppy)3, PQIr (LED organik)
  6. TCTA triphenylamine
  7. Oligothyopene (layer aktif pada transistor)
  8. Polythyophene
  9. PCPDBT dan PSBTBT
  10. polyaniline
  11. CuPc
  12. F16CuPc
  13. PDOT (poly ethylene dioxy thiophene), Polimer konduktif
  14. Poly-3-alkylthiophene (p3AT)
  15. PTCDA (fotokonduktor)
  16. PCBM

Performasi Bahan

Performansi bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :

  1. Tahan terhadap lingkungan yang agresif.
  2. Proses pencetakan mudah, hal ini dikarenakan material dapat diolah pada suhu rendah. Metode yang digunakan untuk proses pencetakan yaitu: spin-coating, penyuntikan, penekanan, dan litografi, contact print, dan molding.
  3. Produk ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik.
  4. Beberapa polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam butiran karbon dan sebagainya.
  5. Harga relatif lebih murah.
  6. Variasi karakteristik material dapat dibuat berdasarkan metode pembuatannya.
  7. Kurang tahan terhadap panas sehingga perlu cukup diperhatikan pada penggunaanya.
  8. Mudah termuati listrik secara elektrostatis.

Faktor utama yang menyebabkan pesatnya industri polimer antara lain:

  1. Bahan-bahan polimer dapat memenuhi berbagai aplikasi kebutuhan
  2. Kualitas bahan dapat ditingkatkan melalui perubahan struktur kimia, penambahan aditif, penstabil, pewarna, dan polimer lain.
Referensi
  1. Hagen Klauk. Organic Electronics: Materials, Manufacturing and Applications. , Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2006
  2. Franky So, Organic electronics: Materials, Processing, Devices and Applications. New York: CRC Press Taylor & Francis Group, 2010.

Download Materi: pdf, doc

Lecture Page “Elektronika Organik”

Berikut materi seminar Nanoteknolgi yang diselenggarakan oleh BNC (Brawijaya Nano Club) dan NWI (Nano World Indonesia) di Universitas Brawijaya Malang 21 Desember 2013. Download Materi Seminar Nanotechnology – Eka Maulana .

Elektronika Organik – Pengantar Kuliah

Elektronika Organik

Pengantar Elektronika Organik

Elektronika Organik merupakan cabang dari ilmu elektronika yang terkait dengan studi tentang material, proses dan aplikasi berbabasis karbon yang dapat diimplementasikan  sebagai devais elektronik alternatif. Materi yang dibahas mencakup karakteristik material polimer, mulai dari steady-state fotokonduktif dalam bahan organik hingga analisis implementasinya ke dalam devais yang lebih kompleks. Beberapa devais yang dikaji meliputi solar cell organik, baterai organik, Organik LED, AMOLED, OTFT, momori organik, dan beberapa aplikasi sensor dan aktuator berbasis organik. Download pengantar kuliah olektronika organik disini.

Detail kuliah disini.

Kuliah Tamu TELKOMSEL

Kuliah tamu (01/11/12) Teknik Elektro UB disampaikan oleh PT. Telkomsel dengan Topik “Broadband Technology”. Materi kuliah tamu ini disampaikan oleh Danny Agus Triawan, ST, MT dan Ir. Ridwan Simanullang. Referensi teknelogi yang akan dicapai mengacu pada teknologi NTT Docomo Jepang.

YouTube Preview Image YouTube Preview Image