Potensi Sinergitas TiO2 dengan MgF2 serta Kompleks Zn-salisilat dan Zn- sinamat sebagai Material Penyerap UV pada Dye Sensitized Solar Cells

Setyawati, Harsasi (2026) Potensi Sinergitas TiO2 dengan MgF2 serta Kompleks Zn-salisilat dan Zn- sinamat sebagai Material Penyerap UV pada Dye Sensitized Solar Cells. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 7004222004-Doctoral.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Pada penelitian ini telah berhasil dikembangkan material penyerap UV baru berbasis senyawa kompleks Zn-salisilat, Zn-sinamat dan MgF2 sebagai lapisan pelindung pada fotoanoda Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). TiO₂ dan MgF₂ dikarakterisasi dengan XRD, FTIR, dan spektrofotometer UV-Vis DRS, sedangkan senyawa kompleks dikarakterisasi dengan elemental analyser, AAS, melting point apparatus, DTA-TGA, konduktometer, FTIR, spektrofotometer UV-Vis, dan fluorometer. Studi komputasi pembentukan senyawa kompleks dan sifat optiknya dipelajari melalui program Gaussian-16 dengan metode TD-DFT fungsi M06 dan M06L, basis set 6-31+G(d,p), dan Solvation-based Model on Density (SMD). Material hasil fungsionalisasi TiO2 yang dideposisikan pada kaca FTO dikarakterisasi dengan XRD, FTIR, UV-Vis DRS, dan SEM serta diuji pada DSSC melalui pengukuran tegangan rangkaian terbuka (Voc) dan rapat arus hubung singkat (Jsc). Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara intrinsik, penyerap UV berbasis kompleks Zn-salisilat dan Zn-sinamat memiliki kemampuan baik dalam penyerapan UV-B dan UV-C karena transisi elektronik keduanya didominasi oleh fenomena ILCT dan LLCT. Fungsionalisasi TiO₂ dengan senyawa kompleks (TiO2 Zn-salisilat dan TiO2-Zn-sinamat) terbukti mampu meningkatkan kemampuan penyerapan UV material secara signifikan, sedangkan fungsionalisasi TiO2 dengan MgF₂ (TiO2-MgF2) justru menurunkan kemampuan penyerapan UV karena sifat optik MgF2 lebih dominan sebagai material antirefleksi. Penyerap UV berbasis Zn-salisilat, Zn-sinamat, MgF2, TiO2-Zn-salisilat, TiO2-Zn-sinamat dan TiO2-MgF2 terbukti memiliki kemampuan baik dalam meneruskan sinar tampak dan memiliki stabilitas fotokimia yang baik setelah pemaparan sinar matahari selama 7 dan 14 hari. Saat diaplikasikan pada aplikasi DSSC, TiO₂–Zn-salisilat memberikan kinerja terbaik pada kondisi penyinaran sinar matahari, sedangkan TiO₂–Zn-sinamat menunjukkan respons yang lebih baik pada kondisi penyinaran UV. Sebaliknya, material TiO2-MgF₂ pada kedua kondisi penyinaran menghasilkan nilai Voc dan Jsc yang lebih rendah karena tidak berperan sebagai material aktif dalam proses produksi elektron. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa material fungsional TiO₂–Zn-salisilat berpotensi dikembangkan sebagai material penyerap UV untuk meningkatkan perlindungan dan stabilitas DSSC.
===================================================================================================================================
This study reports the development of novel UV-absorbing materials based on Zn-salicylate, Zn-cinnamate, and MgF₂ as protective coatings for the photoanode of Dye Sensitized Solar Cells (DSSC). TiO₂ and MgF₂ were characterized by XRD, FTIR, and UV–Vis DRS, while the zinc complexes were characterized by elemental analysis, AAS, melting point, DTA–TGA, conductivity, FTIR, UV–Vis spectroscopy, and fluorescence spectroscopy. The formation mechanism and optical properties of the zinc complexes were further investigated using TD-DFT calculations with the M06 and M06L functionals, the 6-31+G(d,p) basis set, and the SMD solvation model. TiO₂-functionalized materials deposited on FTO glass were characterized by XRD, FTIR, UV–Vis DRS, and SEM, and their DSSC performance was evaluated by measuring the open-circuit voltage (Voc) and short-circuit current density (Jsc). The results showed that Zn-salicylate and Zn cinnamate intrinsically exhibited strong UV-B and UV-C absorption, with electronic transitions predominantly governed by ILCT and LLCT. Functionalization of TiO₂ with the zinc complexes significantly enhanced the UV absorption capability, whereas TiO₂–MgF₂ exhibited lower UV absorption due to the predominantly antireflective nature of MgF₂. All developed UV-absorbing materials exhibited high visible-light transmittance and excellent photochemical stability after 7 and 14 days of sunlight exposure. In DSSC applications, TiO₂ Zn salicylate exhibited the best performance under solar irradiation, whereas TiO₂–Zn-cinnamate showed superior performance under UV irradiation. In contrast, TiO₂–MgF₂ produced lower Voc and Jsc values under both irradiation conditions because MgF₂ does not function as an active electron-generating material. These findings demonstrate that TiO₂–zinc salicylate is a promising UV absorbing material for enhancing the protection and long-term stability of DSSCs.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	penyerap-UV, MgF2, Zn-salisilat, Zn-sinamat, DSSC UV-absorber, MgF2, Zn-salicylate, Zn-cinnamate, DSSC
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD117 Absorption Q Science > QD Chemistry > QD117.S64 Spectrophotometry Q Science > QD Chemistry > QD481 Chemical structure.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Harsasi Setyawati
Date Deposited:	01 Aug 2026 04:09
Last Modified:	01 Aug 2026 04:39
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/141454

Actions (login required)

View Item