Green synthesis of TiO2 nanoparticles: dye-sensitized solar cells (DSSC) Applications : a review

Kata Kunci: Green synthesis, Dye-Sensitize solar cells, fotoanoda, Nanopartikel TiO2

Abstract

Abstrak

Peneltian ini bertujuan untuk mempelajaran teknik green synthesis nanopartikel, terkhusus untuk nanopartikel TiO2. Berbagai jenis tenaman bisa digunakan sebagai sumber senyawa ekstraksi (chaping agent, dan deionisasi logam Ti) pada proses sintesis nanopartikel TiO₂; diantaranya: daun krokot (Portulaca Oleracea L.), Pisonia grandis (Leechai kottai keerai), jagung (zea mays), Kesumba Keling (bixa orellana), Biji kesumba (Bixa orellana seed), Jeruk (Citrus Limetta), Klabet (Trigonella foenum-graecum), Daun Kelor (Moringa Oleifera Leaf), dan Turi (Sesbania grandiflora). Nanopartikel TiO₂ dapat diaplikasi sebagai dye-sensitized solar cells (DSSC). Ukuran nanopartikel TiO₂ yang disintesis dengan precursor TPID dan memanfaatkan berbagai ektraksi tanaman telah menghasilkan ukuran 20-100 nm (spherical-like), dan ukuran kristal 9-13 nm (tetragonal crystalline). Sifat dasar dari nanopartikel TiO₂ dijelaskna dengan baik (struktur krisal, gugus fungsi dan ukuran artikel), selanjutkan sifat, struktur, dan mekanisme transportasi muatan DSSC- juga dijelaskan dengan rinci. Bagian yang penting pada striuktur DSSC berbasis TiO2 nanopartikel ini adalah fotoanoda, katalis dan elektrolit. DSSC dengan fotoanoda TiO₂ nanopartikel memiliki beberapa keunggulan, antara lain: efisiensi tinggi, biaya rendah, kestabilan tinggi, kinerja di bawah cahaya rendah, dan fleksibilitas desain. Hingga pengetahuan saya saat ini, efisiensi DSSC dengan bahan TiO₂ telah mencapai lebih dari 14% dalam kondisi laboratorium. Namun, penting untuk dicatat bahwa efisiensi yang dapat diperoleh dalam praktik nyata dapat bervariasi dan masih ada tantangan dalam meningkatkan efisiensi tersebut. Pengembangan dan penelitian terus dilakukan untuk meningkatkan efisiensi DSSC dengan bahan TiO₂ serta memperbaiki stabilitas dan biaya produksinya. Demikian halnya untuk DSSC dengan material TiO₂-GO; memiliki kinerja tinggi dan sensitivitas yang baik, tetapi DSSC dengan TiO₂ nanopartikel lebih teruji dan stabil dalam jangka panjang.

Kata Kunci: Green synthesis, Dye-Sensitize solar cells, fotoanoda, Nanopartikel TiO₂

Abstract

This research aims to study the technique of green synthesis of nanoparticles, especially for TiO₂ nanoparticles. Various types of plants can be used as a source of extraction compounds (camping agents, and deionization of Ti metal) in the synthesis of TiO₂ nanoparticles, including purslane leaves (Portulaca Oleracea L.), Pisonia grandis (Leechai kottai keerai), corn (Zea mays), Kesumba Keling (bixa orellana), Kesumba seeds (Bixa orellana seed), Oranges (Citrus Limetta), Clabet (Trigonella foenum -graecum), Moringa Leaves (Moringa Oleifera L.), and Turi (Sesbania grandiflora). TiO₂ nanoparticles can be applied as dye-sensitized solar cells (DSSC). The size of TiO₂ nanoparticles synthesized with TPID precursors and utilizing various plant extractions has resulted in sizes of 20-100 nm (spherical-like) and crystalline sizes of 9-13 nm (tetragonal crystalline). The basic properties of TiO₂ nanoparticles are well described (crystal structure, functional groups, and particle size), while the properties, structures, and charge transport mechanisms of DSSC are also described in detail. The essential parts of the DSSC structure based on TiO₂ nanoparticles are the photoanode, catalyst, and electrolyte. DSSC with TiO₂ nanoparticle photoanode has several advantages, including high efficiency, low cost, high stability, performance under low light, and design flexibility. The efficiency of DSSCs with TiO2 materials has reached over 14% under laboratory conditions. However, it is essential to note that the efficiencies obtained in actual practice may vary, and there are still challenges in increasing these efficiencies. Development and research continue to improve the efficiency of DSSC with TiO₂ materials and the stability and production costs. Furthermore, DSSC with TiO₂-GO material; has high performance and sound sensitivity, but DSSC with TiO₂ nanoparticles is more tested and stable in the long term.

Keywords: Green synthesis, Dye-Sensitize solar cells, photoanoda, TiO₂ Nanoparticles