ANALISIS OPTIK PEROVSKIT KERANG TEBALAN SEBAGAI BIO-MATERIAL SEL SURYA

Abstract

Abstrak

Semikonduktor merupakan material yang terus dikembangkan, termasuk melalui pemanfaatan bahan alam sebagai kandidat bio-material sel surya. Penelitian ini berfokus pada pemanfaatan kalsium karbonat alami dari cangkang kerang tebalan Pantai Tuban sebagai bahan baku perovskit CaTiO₃ untuk material bio-sel surya, yang masih jarang diteliti. Proses sintesis dilakukan melalui tahapan pembersihan, pemanasan, dan pencampuran dalam reaksi padatan antara kalsium karbonat dan titanium dioksida (TiO₂). Analisis dilakukan menggunakan metode Tauc plot untuk menentukan celah energi serta difraksi sinar-X (XRD) guna mengidentifikasi struktur kristal. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa material yang terbentuk memiliki struktur kristal perovskit dengan fasa ortorombik, ditunjukkan oleh parameter kisi a = 5,388 Å, b = 5,432 Å, c = 7,639 Å, dan volume sel sebesar 223,567 ų. Selain itu, diperoleh nilai energi gap dengan transisi direct allowed (n = 1/2) sebesar 3,94 eV dan transisi indirect allowed (n = 2) sebesar 3,67 eV. Temuan ini menegaskan bahwa CaTiO₃ hasil sintesis dari cangkang kerang tebalan memiliki karakter semikonduktor yang potensial untuk diaplikasikan sebagai bio-material sel surya, khususnya sebagai aditif dalam lapisan penyangga maupun lapisan transpor elektron.

Abstract

Semiconductors are materials that continue to be widely developed, including through the utilization of natural resources as potential bio-materials for solar cells. This study focuses on the use of natural calcium carbonate derived from Tebalan seashells collected from Tuban Beach as a precursor for CaTiO₃ perovskite, which remains rarely investigated. The synthesis process was carried out through several stages, namely cleaning, heating, and solid-state reaction between calcium carbonate and titanium dioxide (TiO₂). Characterization was performed using the Tauc plot method to determine the energy band gap and X-ray diffraction (XRD) to identify the crystal structure. The results show that the synthesized material possesses a perovskite crystal structure with an orthorhombic phase, indicated by lattice parameters a = 5.388 Å, b = 5.432 Å, c = 7.639 Å, and a unit cell volume of 223.567 ų. Furthermore, the band gap energy values were found to be 3.94 eV for the direct allowed transition (n = 1/2) and 3.67 eV for the indirect allowed transition (n = 2). These findings confirm that CaTiO₃ synthesized from Tebalan seashells exhibits semiconductor characteristics with promising potential for application as a bio-material in solar cells, particularly as an additive in buffer layers or electron transport layers.