ISSN: 1410-8917 e-ISSN: 2597-9914
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Synthesis of ZnO/NiO Thin Film on Fluorine-doped Tin Oxide (FTO) by Two Step Electrodeposition as Photoanode of a Solar Cell
Ines Ayu Handayani a* , Abdul Haris a , Didik Setiyo Widodo a
a Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang * Corresponding author: inesayuhandayanis@gmail.com
https://doi.org/10.14710/jksa.21.3.124-130
A r t i c l e   I n fo

## A b s t r a c t
Article history:
Received: 9 July 2018
Revised: 22July 2018 Accepted: 22 July 2018 Online: 31 July 2018
Keywords:
two step electrodeposition; solar cells; nickel oxide; zinc oxide
Synthesis  of  ZnO/NiO  Thin  Film  on  Fluorine-doped  Tin  Oxide  (FTO)  by  Two  Step Electrodeposition has been conducted. The film was used as a photoanode of a solar cell. Synthesis was performed by two step electrodeposition with FTO as anode and carbon rod as cathode. NiO was firstly electrodeposited at 2.4 V from 0.2 M of NiCl 2 solution at pH  11,  70°C,  under  stirring  of  250  rpm  after  air  bubbling.  Second  step,  ZnO  was electrodeposited at 2.6 V from precursor Zn(NO 3 ) 0.2 M, pH 12, 70°C with air bubbling and stirring of 250 rpm. Product was then calcined at 450°C for 2 hours followed with XRD  characterization.  A  solar  cell  was  constructed  by  utilizing  the  ZnO/NiO  film  as photoanode  related  to  aluminium  plat  as  cathode.  Data  resulted  showed  that  the efficiency in NiO deposition was 39.4% with mass of 8 mg and 16 µm in thin film size. Efficiency in ZnO deposition was 12.7% with mass of 14.7 mg and 11 µm in thin film size. XRD data informed that NiO and ZnO were thin filmed to FTO substrate with powder size of 30.31 nm and ZnO of 21.07 nm. Photovoltaic activity test with illuminating UV light 15 W onto the film resulted in that the average voltages of 240.93 mV and current density of 7.34 mA/cm 2 . Under tungsten light of 15 W illumination the system produced average voltages of 166.20 mV and current density of 5.48 mA/cm 2 . Finally, the solar cell was tested under 7 W-LED illumination that was calibrated to silicon solar cell equal to sun light of 1.5 AM (100 mW/cm 2 ) resulted in efficiency of 0.027%.

## A b s t r a k
Kata Kunci:
elektrodeposisi dua langkah; sel surya; nikel oksida; zink oksida Telah  dilakukan  penelitian  mengenai  sintesis  lapis  tipis  ZnO/NiO  pada  FTO  dengan metode  elektrodeposisi  dua  langkah  untuk  fotoanoda  pada  sel  surya.  Metode  yang digunakan  adalah  elektrodeposisi  dua  langkah  pada  potensial  konstan  dengan  FTO berperan  sebagai  katoda  dan  batang  karbon  sebagai  anoda.  Tahap  pertama elektrodeposisi NiO pada potensial 2,4 Volt dari prekursor NiCl 2 0,2 M pada kondisi pH 11,  suhu  70°C  dengan bubbling udara  dan  pengadukan  250  rpm.  Tahap  kedua elektrodeposisi ZnO pada potensial 2,6 Volt dari prekursor Zn(NO 3 ) 2 0,2 M pada kondisi pH 12, suhu 70°C dengan bubbling udara dan pengadukan 250 rpm. Selanjutnya endapan dikalsinasi pada suhu 450ºC selama 2 jam dan dikarakterisasi menggunakan XRD. Sel surya dibuat dari lapis tipis ZnO/NiO pada FTO sebagai fotoanoda dihubungkan dengan lempeng  aluminium  sebagai  katoda  dan  selanjutnya  diuji  sebagai  sel  surya.  Hasil elektrodeposisi diperoleh efisiensi pengendapan NiO sebesar 39,4%, massa endapan 8 mg dan ketebalan 16 µm, sedangkan efisiensi pengendapan ZnO sebesar 12,70%, massa endapan  14,7  mg  dan  ketebalan  11  µm.  Data  difraksi  sinar-X  menunjukkan  bahwa
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130
sampel mengandung NiO dan ZnO. Ukuran bulir rata-rata kristal NiO sebesar 30,31 nm sedangkan ZnO sebesar 21,07 nm. Hasil uji aktivitas fotovoltaik pada iluminasi sinar UV 15 W menghasilkan  voltase rata-rata  240,93  mV dengan densitas arus  rata-rata  7,34 mA/cm 2 dan pada iluminasi sinar tungsten 15 W menghasilkan voltase rata-rata 166,20 mV dengan densitas arus rata-rata sebesar 5,48 mA/cm 2 . Efisiensi sel surya dilakukan pada  iluminasi  lampu  LED  7  W  yang  intensitasnya  dikalibrasi  dengan silicon  solar  sel setara dengan cahaya matahari 1,5 AM (100 mW/cm 2 ) dihasilkan 0,027%.

## 1. Pendahuluan
Persediaan  sumber  energi  yang  berasal  dari  bahan bakar  fosil  semakin  menipis  sehingga  mendorong peneliti  untuk  mengembangkan  sumber  energi alternatif.  Sel  Surya  silicon  kristalin  merupakan  salah satu  solusi  yang  dikembangkan  untuk  mendapatkan sumber  energi  yang  dapat  diperbarui,  namun mempunyai kekurangan diantaranya bahan yang mahal, dan  menghasilkan  bahan  toksik  yang  berbahaya  bagi lingkungan.  Berkembangnya  teknologi  sel  surya  tidak terlepas  dari  kemajuan  teknologi  semikonduktor,  dan telah banyak material semikonduktor yang sudah dibuat dan  telah  diaplikasikan  sebagai  sel  surya  [1,  2].  Pada penelitian sebelumnya beberapa metode telah dilakukan untuk  membuat  semikonduktor  lapis  tipis pn  junction , diantaranya sintesis hidrotermal, deposisi lapisan atom, spray  pirolisis , Chemical  Bath  Deposition .  Pada  penelitian ini digunakan metode elektrodeposisi karena mempunyai  kelebihan  yang  memungkinkan  untuk mengatur  ketebalan  lapisan  dengan  mudah,  aplikasi yang sederhana serta membutuhkan biaya operasi yang relatif  lebih  murah  untuk  mendeposisi  ZnO/NiO  pada FTO [3, 4]. Pemilihan material ZnO semikonduktor tipe n memiliki bandgap 3,4 eV, yang memberikan peluang ZnO untuk  diaplikasikan  sebagai  solar  cell.  Nikel  oksida merupakan  semikonduktor  tipe  p  dengan bandgap 3,5- 3,7  eV.  Apabila  kedua  material  tersebut  digabungkan menjadi lapisan pn- junction berpotensi untuk diaplikasikan sebagai panel surya dan fotokatalis [5-7]. Efisiensi arus pengendapan pada proses elektrodeposisi merupakan  perbandingan  antara  jumlah  materi  yang terendapkan  secara  aktual  dengan  jumlah  materi  yang didapatkan melalui perhitungan teoritik [8, 9]. Efisiensi arus dihitung dengan persamaan:
% 100  = b a W W  (1)
dengan:  efisiensi  arus ( η ) ,  berat  endapan  hasil penimbangan  (gram)  ( W a )  dan  berat  endapan  teoritis (gram)  ( W b ).  Karakteristik  lapis  tipis  yang  telah disintesis menggunakan difraksi sinar X serta aplikasi sel surya  dengan  karakteristik  arus-tegangan  atau (I-V). B Besarnya efisiensi sel surya dihitung dengan persamaan:
% 100 x P P Cahaya MAX =  (2)
dengan  daya  sel  surya  ( P MAX )  dan  daya  cahaya matahari ( P cahaya ). Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran
global dalam menentukan kualitas performansi suatu sel surya  [10-12].  Dalam  penelitian  ini  dilakukan  peroses sintesis  ZnO/NiO  pada  FTO  sebagai  katoda  dan  batang karbon  sebagai  anoda  dengan  metode  elektrodeposisi dua  langkah  pada  potensial  aplikasi  konstan  dan selanjutnya lapis tipis ZnO/NiO pada FTO yang dihasilkan digunakan  sebagai  fotoanoda  dan  dihubungkan  dengan katoda  lempeng  aluminium  sebagai  katoda  dijadikan sebagai sel surya. Dalam penelitian ini juga akan diukur efisiensi  pengendapan  NiO  dan  ZnO  dan  ketahanan  sel surya serta efisiensi sel surya.

## 2. Metode Penelitian

## Bahan dan Alat
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yaitu NiCl 2 .6H 2 O 98% p.a ( Merck ), Zn(NO 3 ) 2 .4H 2 O 98,5% p.a  ( Merck ),  Kaca  FTO  ( Sigma  Aldrich,  surface  resistivity ~7Ω/sa ),  Elektroda  batang  karbon,  NaOH  99%  p.a ( Merck ), Akuades, Aseton, kertas pH universal ( Merck )
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Electroanalizer  (GW  Instek  GOR-30600 ),  Instrumen difraksi  sinar  X  ( Shimadzu  7000 ), Furnace ( Naberthem ), Hot  plate dan stirrer ( IKA  C-MAG  HS  7 ),  Neraca  analitik ( Ohauss ),  Termometer,  Alat  gelas  standar  penelitian ( Herma,  Pyrex ),  Multimeter  ( Krisbow, KW0600267 ), Lampu  15Watt  ( Philips ),  Lampu  UV  15Watt  ( Philips ), lampu LED 7 Watt ( Philips )

## Penentuan potensial aplikasi.
Melakukan elektrodeposisi dengan katoda FTO, dan anoda  karbon  untuk  mengukur  potensial  aplikasi pembentukan ZnO dan NiO dengan memvariasi potensial sehingga diperoleh grafik V vs I untuk potensial aplikasi yaitu potensial dengan lonjakan arus yang tajam pertama kali.

## Preparasi larutan dan elektroda.
Larutan 0,2  M  Zn(NO 3 ) 2 dibuat  dengan menimbang Zn(NO 3 ) 2. 4H 2 O  sebanyak  5,307  gram  dan  larutan  0,2  M NiCl 2 dibuat dengan  menimbang  4,851  gram  NiCl.6H 2 O. Masing-masing  bahan  dilarutkan  dengan  sedikit aquades  secara  terpisah.  Setelah  itu,  larutan  NiCl 2 dan Zn(NO 3 ) 2 masing-masing  diencerkan  dengan  akuades pada  labu  ukur  100  mL.  Larutan  NiCl 2 ditambahkan larutan  NaOH  1  M  50  mL  hingga  pH  11  kemudian dipanaskan dengan suhu 70°C dan bubbling udara selama 30  menit  dan  dilakukan  elektrodeposisi  tahap  pertama sedangkan  Zn(NO 3 ) 2 dilakukan  penambahan  NaOH  1  M
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130
hingga  pH  12  pada  gelas  beker  150  mL,  larutan dipanaskan  dengan  suhu  70°C  setelah  itu  dilakukan bubbling udara  selama  30  menit  kemudian  langsung dilakukan  elektrodeposisi  tahap  kedua.  Elektroda  kaca FTO  dipotong  7x2  cm.  FTO  dicuci  dengan  aquades,  lalu aseton selama 10 menit dan aquades kembali selanjutnya ditimbang dan batang karbon digunakan sbagai anoda.

## Elektrodeposisi dua langkah.
Proses  elektrodeposisi  dilakukan  secara  bertahap pertama  elektrodeposisi  NiO  dilakukan  dengan  anoda karbon  dan  katoda  FTO  dengan  memberikan  potensial aplikasi 2,4 V selama 3 jam disertai pengadukan 250 rpm larutan  NiCl 2 untuk  menjaga  larutan  tetap  homogen selama  proses  elektrodeposisi.  Selanjutnya,  kaca  FTO yang  telah  terdeposisi  NiO  dilakukan  kalsinasi  dengan suhu  450 °C  selama  1  jam  dan  dilakukan  penimbangan. Tahap  kedua  elektrodeposisi  ZnO,  kaca  FTO  berfungsi sebagai  katoda  dan  karbon  berfungsi  sebagai  anoda dilakukan  elektrodeposisi  larutan  Zn(NO 3 ) 2 dengan memberikan  potensial  aplikasi  2,6  V  dielektrolisis selama  3  jam  dan  pengadukan  250  rpm  tertera  pada gambar 1 berikut:
Gambar 1 . Gambar Elektrodeposisi NiO pada FTO.
Selanjutnya,  FTO  yang  terdeposisi  NiO-ZnO dilakukan  kalsinasi  450°C  selama  2  jam,  setelah  itu dilakukan penimbangan.

## Karakterisasi dengan XRD.
Karakterisasi  dengan  difraksi  sinar  X  dilakukan untuk  mengetahui  secara  kualitatif  dan  ukuran  bulir kristal  senyawa  NiO-ZnO  yang  telah  disintesis. Karakterisasi dengan  difraksi sinar  X dilakukan  sampel elektroda lapis tipis yang telah disintesis dengan metode elektrodeposisi.

## Aplikasi sel surya
Setelah  dilakukan  sintesis  lapisan  semikonduktor ZnO-NiO/FTO, dilakukan uji untuk mengetahui tegangan dan arus yang dihasilkan dengan merangkaikan lapisan semikonduktor  pada  kaca  FTO  sebagai  anoda  dan lempeng aluminium sebagai katoda. Lalu, rangkaian sel surya  diiluminasi  dengan  sinar  UV  dan  sinar  tungsten masing  masing  15  W  dan  dilakukan  pengamatan  arus serta tegangan yang dihasilkan tertera pada gambar 2:
Gambar 2 . Gambar sel surya ZnO/NiO pada FTO saat diiluminasi.
Uji  efisiensi  sel  surya  dilakukan  pada  iluminasi lampu  LED  7  W  yang  intensitasnya  dikalibrasi  dengan silicon  solar  sel setara  dengan  cahaya  matahari  1,5  AM (100 mW/cm 2 ).

## 3. Hasil dan Diskusi

## Penentuan potensial aplikasi
Potensial  aplikasi  pembentukan NiO  ini  ditentukan dengan  cara  memplotkan  arus  yang  dihasilkan  dari proses  elektrolisis  karbon  sebagai  anoda,  FTO  sebagai katoda  dalam  larutan  NiCl 2 0,2  M  dengan  variasi potensial tertera pada gambar 3 berikut:
Gambar 3. Grafik V vs I penentuan potensial aplikasi NiO
Berdasarkan  gambar  3  dapat  diamati  terjadi lonjakan arus tertinggi pertama pada potensial +2,4 volt antara  blanko  dan  analit  sehingga  dapat  digunakan sebagai  potensial  aplikasi  elektrodeposisi  NiO.  Untuk pembentukan ZnO dari pekursor Zn(NO 3 ) 2 dengan variasi potensial tertera pada gambar 4 berikut.
Gambar 4 . Grafik V vs I penentuan potensial aplikasi ZnO
resistor A Al ZnO NiO FTO Glass Current
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130
Berdasarkan gambar 4 dapat diketahui titik lonjakan arus  tertinggi  pertama  yaitu  pada  +2,6  volt  sehingga dapat digunakan sebagai potensial aplikasi elektrodeposisi ZnO.

## Elektrodeposisi
Proses  elektrodeposisi  dilakukan  secara  bertahap, pertama dilakukan  elektrodeposisi NiO  terlebih dahulu, kemudian pada kaca FTO yang sama ZnO dideposisikan setelah  proses  elektrodeposisi  NiO  selesai.  Pada prekursor NiCl 2 dilakukan penambahan NaOH 1 M hingga mencapai pH 11 sesuai dengan diagram pourbaix Ni agar pembentukan  NiO  lebih  sempurna  pada  saat elektrodeposisi.  Reaksi  yang  terjadi  saat  proses elektrodeposisi NiO adalah sebagai berikut
Katoda : Ni 2+ (aq) + ½O 2 (g) + 2e − → NiO (s)
Anoda : : 2Cl - (aq) → Cl 2 (g) +2e
Total : Ni 2+ (aq) + 2Cl - (aq) +½O 2 (g) →NiO (s) + Cl 2 (g)
Ni 2+ (aq) + 2OH - (aq) → Ni(OH) 2 (s)
Ni(OH) 2(s) → NiO (s) + H 2 O (g)
Pada  saat  elektrodeposisi  terjadi  reaksi  reduksi oksigen  dan  nikel  secara  bersamaan  ketika  diberikan potensial aplikasi sebesar 2,4 volt. Pembentukan lapisan NiO  pada  kaca  FTO  secara  elektrodeposisi  ini  diperkuat dengan memberikan perlakuan bubbling udara ke dalam larutan NiCl 2 dan  pemanasan. Proses bubbling udara  ini bertujuan  agar  meningkatkan  konsentrasi  oksigen terlarut  dalam  sampel  sehingga  akan  memperbesar peluang  pembentukan  ion-ion  hidroksida  dari  reaksi reduksi  oksigen  pada  lapisan  kaca  FTO  dan  pemanasan dilakukan agar Ni(OH) 2 yang telah terbentuk dari reaksi ion  Ni 2+ dengan  ion  OH - segera  terdehidratasi  dan membentuk lapisan NiO. Kaca FTO yang telah terdeposisi NiO dilakukan kalsinasi dengan suhu 450°C selama 1 jam untuk membentuk oksida dengan mengubah Ni(OH) 2 dan kemungkinan  Ni  menjadi  NiO.  Proses  elektrodeposisi sintesis  NiO  menghasilkan  endapan  sebesar  8  mg, dengan persamaaan (1) diperoleh efisiensi sebesar 39,4% . Efisiensi yang relatif kecil ini menunjukkan bahwa arus digunakan  untuk  reaksi  yang  lain  seperti,  larutan  yang tidak homogen, dan elektrolisis air merupakan beberapa penyebab rendahnya efisiensi pengendapan.
Pada elektrodeposisi ZnO, digunakan nilai potensial aplikasi  2,6  Volt  dan  reaksi  yang  terjadi  pada  saat elektrodeposisi ZnO adalah sebagai berikut :
Katoda : Zn 2+ (aq) + ½O 2 (g) + 2e − → ZnO (s)
Anoda : H 2 O (l) → 2H + (aq) + ½O 2 (g) + 2e
Total : Zn 2+ (aq) + H 2 O (l) →ZnO (s) + 2H + (aq)
Zn 2+ (aq) + 2OH - (aq) → Zn(OH) 2 (s)
Zn(OH) 2 (s) → ZnO (s) + H 2 O (g)
Potensial aplikasi yang diberikan adalah sebesar 2,6 V karena apabila potensial aplikasi yang diberikan terlalu
besar  akan  memperbesar  peluang  terbentuknya  logam Zn  pada  kaca  FTO,  sedangkan  lapisan  yang  diharapkan terbentuk  pada  kaca  FTO  adalah  lapisan  ZnO.  Pada prekursor  Zn(NO 3 ) 2 dilakukan  penambahan  NaOH  1  M hingga mencapai pH 12 sesuai dengan diagram pourbaix Zn  agar  pembentukan  ZnO  lebih  sempurna  pada  saat elektrodeposisi.
Perlakuan bubbling udara  dan  pemanasan  sebelum elektrodeposisi ZnO bertujuan meningkatkan konsentrasi  oksigen  terlarut  dalam  larutan  sehingga kemungkinan  terbentuknya  ion-ion  hidroksida  pada kaca  FTO  dapat  lebih  besar.  Pemanasan  70°C  yang dilakukan juga bertujuan untuk mendehidratasi Zn(OH) 2 yang  telah  terbentuk  setelah  ion-ion  Zn 2+ dan  ion-ion OH - bereaksi  sehingga  terbentuk  ZnO  pada  kaca  FTO. Setelah  dilakukan  elektrodeposisi  selama  180  menit dengan  pencatatan  arus  perlima  menit  dilakukan kalsinasi  dengan  suhu  450°C  selama  2  jam  sehingga didapatkan endapan berwarna abu-abu yang menandakan  terbentuknya  ZnO  pada  FTO/NiO.  Setelah dilakukan  kalsinasi  dilakukan  penimbangan  dan dihasilkan  lapisan  ZnO  sebesar  14,7  mg  dengan persamaaan  (1)  diperoleh  efisiensi  12,70%.  Efisiensi tersebut  menunjukkan  bahwa  arus  yang  digunakan untuk proses deposisi ZnO sebesar 12,70%. Efisiensi arus sering  dipakai  sebagai  pedoman  menilai  apakah  semua arus  yang  masuk  digunakan  untuk  mengendapkan  ion logam  pada  katoda.,  larutan  yang  tidak  homogen,  dan elektrolisis air merupakan beberapa penyebab rendahnya efisiensi pengendapan

## Karakterisasi dengan XRD
Proses  analisis  dengan  instrumen  difraksi  sinar  X (Shimadzu  7000)  terhadap  sampel  tersebut  dilakukan pada rentang sudut difraksi (2 θ ) 10,00° – 90,00° dengan radiasi  CuK α 1  ( λ =1,54060  Å),  tegangan  30  kV  dan  arus 30mA. Hasil difraksi sinar-X pada sampel diberikan pada gambar  3.3  dibandingkan  dengan  nilai  d spacing dari puncak-puncak  kristalin  yang  muncul  dalam  spektra dengan  puncak-puncak  standar  dari  NiO  dan  ZnO berdasarkan The  Joint  Comittee  on  Powder  Diffraction Standart (JCPDS).
Gambar 5. Difraktogram ZnO-NiO/FTO
Data  hasil  analisis  difraksi  sinar  X  dilakukan perbandingan  dengan  data  JCPDS  yaitu  JCPDS  no.  89-
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130
1397  untuk  standar  ZnO  dan  JCPDS  no.  89-8851  untuk standar  NiO.  Pada  difraktogram  sampel  hasil elektrodeposisi  dua  langkah  pada  2 θ sebesar  31,76°; 34,34° dan  36,2°  memiliki  nilai  intensitas  yang  cukup tinggi  meskipun  lebih  rendah  dibanding  intensitas difraktogram standar, peak ini hampir berimpit dengan standar ZnO pada 2 θ 31,737°; 34,379° dan 36,215° dengan selisih berturut-turut 0,023 ; 0,039; 0,015. Pada nilai 2 θ 47,62° dan  56,58° intensitas  yang  cukup  kecil  hampir berimpit dengan peak standar ZnO pada 2 θ yang hampir sama dengan selisih 0,136; 0,044 dan 0,143 menunjukkan bahwa  ZnO  terdapat  pada  elektroda  lapis  tipis  hasil sintesis namun dalam kuantitas rendah. Puncak pada 2 θ sebesar 37,44° dengan intensitas tinggi hampir berimpit dengan peak standar  NiO  dengan  selisih  0,181,  pada  2 θ sebesar 43,32° intensitas lebih kecil dibanding intensitas pada difraktogram standar namun 2 θ ini hampir berimpit dengan standar NiO dengan selisih 0,029 kemudian pada 2 θ sebesar 62,92° memiliki intensitas yang lebih tinggi dibanding  intensitas  pada  difraktogram  standar  NiO dengan selisih 2 θ dengan standar sebesar 0,033. Hal ini menunjukkan  bahwa  terdapat  keberadaan  NiO  dalam elektroda  lapis  tipis  ZnO-NiO/FTO  dengan  kuantitas cukup  tinggi.  Keberadaan  senyawa  SnO 2 :F  yang  sangat tinggi  intensitasnya  kemungkinan  dikarenakan  lapisan SnO 2 :F lebih tebal dan merata dibandingkan lapisan hasil sintesis  yang  kurang  terlapisi  sempurna.  Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan rumus Debye-Scherrer, ukuran  rata-rata  bulir  kristal  NiO  sebesar  30,31  nm sedangkan ZnO sebesar 21,70 nm.

## Aplikasi sel surya
Setelah  dilakukan  sintesis  lapisan  semikonduktor ZnO-NiO/FTO, dilakukan uji aktivitas fotovoltaik. Tujuan dari  pengujian  ini  adalah  untuk  membuktikan  bahwa elektroda  lapis  tipis  hasil  sintesis  menghasilkan  energi listrik  melalui  proses  deplesi pn-junction yang  terjadi apabila terdapat sumber cahaya/foton . Grafik potensial vs  waktu  aktivitas  fotovoltaik  sel  surya  tertera  pada gambar 6 berikut:
Gambar 6. Grafik potensial vs waktu aktivitas fotovoltaik sel surya
Rangkaian alat sel surya diiluminasi masing-masing oleh  lampu  UV  dan tungsten. Semua  rangkaian  diukur kuat  arus  dan  tegangan  yang  dihasilkan  setelah diiluminasi  dengan  pengujian  proses  fotovoltaik,  yaitu pengukuran  arus  dan  tegangan  dengan  dan  tanpa
iluminasi secara periodik selama 600 detik. Pada proses tanpa  iluminasi  sinar  ultraviolet  dan tungsten secara periodik  mengalami  penurunan  potensial  dan  densitas arus saat transisi dari iluminasi sinar tungsten ke tanpa iluminasi  sinar tungsten ,  hal  ini  membuktikan  bahwa elektroda  lapis  tipis  ZnO-NiO/FTO  mengalami  proses fotovoltaik hanya pada saat terdapat sumber foton untuk menghasilkan  energi  listrik.  Grafik  densitas  arus  vs waktu aktivitas fotovoltaik sel surya tertera pada gambar 7 berikut:
Gambar 7 . Grafik densitas arus vs waktu aktivitas
fotovoltaik sel surya
Setelah  dilakukan  sintesis  lapisan  semikonduktor ZnO-NiO/FTO, dilakukan uji untuk mengetahui tegangan dan arus yang dihasilkan dengan merangkaikan lapisan semikonduktor  pada  kaca  FTO  sebagai  anoda  dan lempeng aluminium yang telah diamplas sebagai katoda. Lempengan alumunium dapat digunakan sebagai katoda karena logam ini memiliki sifat konduktivitas listrik yang baik  sehingga  dapat  menerima  elektron  (akseptor elektron)  dari  FTO  yang  menghasilkan  elektron.  Alat multimeter  dipasang  paralel  terhadap  resistor  untuk mengukur  tegangan  seperti  pada  gambar  8,  sedangkan pada  pengukuran  kuat  arus,  alat  multimeter  dipasang seri  dengan  dilalui  hambatan  seperti  pada  gambar  9. Rangkaian sel surya diiluminasi dengan sinar ultraviolet langsung  pada  bagian  kaca  FTO  dan  dilakukan pengamatan  arus  serta  tegangan  yang  dihasilkan  pada multimeter. Selanjutnya, bagian kaca FTO juga dilakukan penyinaran dengan lampu tungsten , dilakukan pengamatan arus serta tegangan yang dihasilkan selama 30 menit.
Gambar 8 . Grafik potensial vs waktu aplikasi sel surya
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130
Potensial rata-rata yang dihasilkan dari penyinaran sinar ultraviolet sebesar 240,93 mV, sedangkan potensial yang  dihasilkan  dari  penyinaran  sinar  tampak  sebesar 166,2  mV.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  elektroda  lapis tipis hasil sintesis lebih bekerja maksimum pada rentang gelombang  ultraviolet  dibanding  gelombang  sinar tampak.
Gambar 9. Grafik densitas arus vs waktu aplikasi sel surya
Rata-rata arus yang dihasilkan pada iluminasi sinar tungsten selama 30 menit yaitu sebesar 54,8 mA dengan densitas  arus  rata-rata  sebesar  5,48  mA/cm 2 dan  pada iluminasi  sinar  ultraviolet  selama  30  menit  dihasilkan arus sebesar 73,37 mA dengan densitas arus 7,34 mA/cm 2 .

## 4. Kesimpulan
Elektroda  lapis  tipis  ZnO-NiO/FTO  telah  berhasil disintesis melalui elektrodeposisi dua langkah menggunakan potensial aplikasi untuk NiO sebesar 2,4 V pada  pH  11  sedangkan  ZnO  pada  potensial  aplikasi sebesar 2,6 V dengan pH 12. Efisiensi pengendapan NiO sebesar 39,4%, massa endapan 8 mg dengan ketebalan 16 µm,  sedangkan  efisiensi  pengendapan  ZnO  sebesar 12,70%, massa endapan 14,7 mg dengan ketebalan 11 µm. Hasil data difraksi sinar-X menunjukkan bahwa sampel mengandung NiO dan ZnO. Ukuran bulir rata-rata kristal NiO sebesar 30,31 nm sedangkan ZnO sebesar 21,07 nm. Sel  surya  menghasilkan  voltase  rata-rata  240,93  mV dengan densitas arus rata-rata 7,34 mA/cm 2 pada sinar ultraviolet  dan  iluminasi  sinar tungsten menghasilkan voltase rata-rata 166,20 mV dengan densitas arus rata- rata sebesar 5,48 mA/cm 2 . Efisiensi sel surya dilakukan pada  iluminasi  lampu  LED  7  W  yang  intensitasnya dikalibrasi dengan silicon solar sel setara dengan cahaya matahari 1,5 AM (100 mW/cm 2 ) dihasilkan 0,027%.

## 5. Persantunan
Penulis
mengucapkan terimakasih
atas
terselesaikannya  penelitian  ini  atas  support  peralatan, bahan dan diskusi pada Laboratorium Kimia Analitik dan Departemen Kimia FSM Universitas Diponegoro.

## 6. Daftar Pustaka
[1]  Fengshou  Tian,  Yanli  Liu,  Synthesis  of  p-type NiO/n-type  ZnO  heterostructure  and  its  enhanced photocatalytic  activity, Scripta  Materialia ,  69,  5,
(2013) 417-419 https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2013.05.040 [2]  R.  Karsthof,  P.  Räcke,  H.  von  Wenckstern,  M. Grundmann, Semi-transparent NiO/ZnO UV photovoltaic  cells, physica  status  solidi  (a) ,  213,  1,
(2016) 30-37 http://doi.org/10.1002/pssa.201532625
[3]  Yanli  Liu,  Guizhi  Li,  Riding  Mi,  Congkun  Deng, Pengzhao Gao, An environment-benign method for the synthesis of p-NiO/n-ZnO heterostructure with excellent  performance  for  gas  sensing  and photocatalysis, Sensors and Actuators B: Chemical , 191, (2014) 537-544 https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.10.068
[4]  Giovanni  Zangari,  Electrodeposition  of  Alloys  and Compounds  in  the  Era  of  Microelectronics  and Energy Conversion Technology, Coatings , 5, 2, (2015) 195
[5]  S.  Thanikaikarasan,  T.  Mahalingam,  Influence  of solution pH in electrodeposited iron diselenide thin films, Journal of Alloys and Compounds , 511, 1, (2012) 115-122 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.09.003
[6]  Yanchao Mao, Yongguang Cheng, Junqiao Wang, Hao Yang, Mingyang Li, Jian Chen, Mingju Chao, Yexiang Tong,  Erjun  Liang,  Amorphous  NiO  electrocatalyst overcoated ZnO nanorod photoanodes for enhanced photoelectrochemical  performance, New  Journal  of Chemistry , 40, 1, (2016) 107-112 10.1039/C5NJ01815C
[7]  Miao Wang, Xurui Xiao, Xiaowen Zhou, Xueping Li, Yuan  Lin,  Investigation  of  PEO-imidazole  ionic liquid oligomer electrolytes for dye-sensitized solar cells, Solar  Energy  Materials  and  Solar  Cells ,  91,  9,
(2007) 785-790 https://doi.org/10.1016/j.solmat.2007.01.009
[8]  Yiyong  Wu,  Doyon  Chang,  Dongsoo  Kim,  Sik-Chol Kwon, Influence of boric acid on the electrodepositing  process  and  structures  of  Ni – W alloy coating, Surface and Coatings Technology , 173, 2,
(2003)  259-264 https://doi.org/10.1016/S0257- 8972(03)00449-3
[9]  Mustaqim  Mustaqim,  Abdul  Haris,  Gunawan Gunawan,  Fabrikasi  Dye-Sensitized  Solar  Cell Menggunakan Fotosensitizer Ekstrak  Bunga  Rosela (Hibiscus sabdariffa L) dan Elektrolit Padat Berbasis PEG  (Polyethylene  Glycol), Jurnal  Kimia  Sains  dan
Aplikasi , 20, 2, (2017) 62-67 http://dx.doi.org/10.14710/jksa.20.2.62-67
[10] Joko  Suryadi,  Gunawan  Gunawan,  Abdul  Haris, Pembuatan dan Penentuan Nilai Efisiensi Sel Surya Berpewarna Tersensitisasi dengan Senyawa
Antosianin dari Buah Manggis (Garcinia mangostana L.)  sebagai  Pewarna  Pensensitisasi, Jurnal  Kimia Sains  dan  Aplikasi ,  13,  3,  (2010)  88-94 http://dx.doi.org/10.14710/jksa.13.3.88-94
[11]  Sri  Handayani,  Gunawan  Gunawan,  Abdul  Haris, Pengaruh  Pasta  ZnO  dengan  Penambahan  Dish Detergent  dan  PVA  pada  Kaca  Konduktif  terhadap Efisiensi Dye Sensitized Solar Cell dari Ekstrak Bunga Rosela (Hibiscus sabdariffa L.), Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi , 16, 3, (2013) 90-96 http://dx.doi.org/10.14710/jksa.16.3.90-96
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (3) (2018): 124 – 130
[12] Devi Maryani, Gunawan Gunawan, Khabibi Khabibi, Penentuan  Efisiensi  DSSC  (Dye-Sensitized  Solar Cell)  yang  Dibuat  dari  Semikonduktor  ZnO  yang diemban  Fe3+  Melalui  Metode  Presipitasi, Jurnal Kimia  Sains  dan  Aplikasi ,  15,  1,  (2012)  29-35 https://doi.org/10.14710/jksa.15.1.29-35