HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2. Hasil Uji Absorbansi Dye β -Carotene Wortel
Semikonduktor TiO2 tidak menyerap cahaya tampak, akan tetapi mengabsorbsi cahaya UV. Absorbsi UV olehnya dapat menyebabkan terjadinya radikal hidroksil yang menyebabkan pigment sebagai fotokatalis. Penggunaan bahan pewarna (sensitizer) merupakan salah satu cara untuk memperbaiki sifat semikonduktor dengan meningkatkan absorbansi pada panjang gelombang cahaya tampak dari bahan semikonduktor TiO2.
Absorbansi merupakan kuantitas yang menyatakan kemampuan bahan dalam menyerap (mengabsorbsi) cahaya. Senyawa organik mampu mengabsorbsi cahaya sebab senyawa organik mengandung elektron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi (Wijayanti, 2010). Salah satu senyawa organik tersebut adalah β-Carotene. β-Carotene merupakan salah satu zat warna alami yang berpotensi dimanfaatkan sebagai fotosensitizer. Karakteristik absorbansi β -Carotene dalam mengabsorbsi cahaya menjadi hal yang penting dalam pemanfaatannya, yaitu sebagai dye sensitizer pada DSSC. Oleh karena itu perlu dilakukan uji absorbansi hasil ekstraksi wortel tersebut. Spektrum absorbans diukur pada rentang panjang gelombang 350 nm – 800 nm yang merupakan spektrum sinar tampak.
Proses pengujian absorbansi dye β-Carotene pada tiga sampel diawali dengan proses baseline pada spektrometer. Proses ini bertujuan untuk mengurangi pengaruh n-hexane sebagai pelarut pada ekstraksi wortel sehingga hanya spektrum absorbsi dari zat terlarut saja yang terukur. Selanjutnya setelah proses baseline, dilakukan pengujian absorbsi dye β-Carotene dari wortel.
commit to user
Gambar 4.2. Grafik absorbansi larutan β-Carotene wortel. .
Gambar 4.2 memperlihatkan grafik absorbansi sebagai fungsi dari panjang gelombang. Dapat diamati dengan jelas bahwa puncak absorbansi β -Carotene ketiga sampel adalah pada panjang gelombang yang sama, yaitu pada 448 nm dan 475 nm. Selain itu, hasil uji absorbansi tersebut mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan spektrum absorbansi β-Carotene seperti ditunjukkan pada gambar 2.8. Hal ini menunjukkan bahwa β-Carotene telah didapatkan dari ekstraksi wortel. Hasil pengujian tersebut memperlihatkan bahwa absorbsi pada S1, S2 dan S3 terjadi pada rentang panjang gelombang yang sama yakni 380-480 nm.
Dari grafik gambar 4.2 juga menunjukkan bahwa setiap panjang gelombang mempunyai nilai absorbansi maksimum yang berbeda. Hal ini dapat diketahui dari nilai absorbansi setiap sampel. Nilai absorbansi S1 adalah yang paling rendah jika dibandingkan dengan S2 dan S3. Sedangkan S3 adalah yang paling tinggi. Kemampuan absorbansi dari S1 ke S3 semakin meningkat menunjukkan kadar β-Carotene dalam pelarut semakin meningkat. Dengan kata lain S3 mempunyai kadar β-Carotene paling tinggi jika dibandingkan dengan S1 maupun S2 karena kandungan β-Carotene-nya adalah yang paling banyak.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 350 450 550 650 750 A b sor b an si Panjang Gelombang (nm) 20 gr wortel + 50 ml n-hexane 30 gr wortel + 50 ml n-hexane 40 gr wortel + 50 ml n-hexane S1 S2 S3 448 475
commit to user 4.3. Karakteristik I-V Dye β-Carotene
Konduktivitas listrik suatu larutan bergantung pada konsentrasi, jenis, dan pergerakan ion di dalam larutan. Ion yang mudah bergerak memiliki konduktivitas listrik yang besar. Konduktivitas β-Carotene hasil ekstraksi yang akan digunakan sebagai dye pada DSSC harus mampu mengalirkan listrik dan memiliki perbedaan karakteristik pada kondisi gelap dan terang. Oleh karena itu larutan dye dari hasil ekstraksi wortel ini harus diuji karakteristiknya.
Dye selain sebagai fungsi absorbsi, juga perlu diuji karakteristik sifat listriknya. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui respon cahaya dengan mengukur I-V pada saat gelap dan pada saat disinari. Pengukuran I-V larutan dye
β-Carotene ini dilakukan di Lab. Material Fisika Universitas Sebelas Maret Surakarta. Metode yang digunakan adalah metode two point probe dengan bantuan Elkahfi IV-meter yang mampu menghasilkan data arus dan tegangan.
Pengukuran I-V dilakukan dengan dua kondisi yaitu kondisi terang dan kondisi gelap. Pengukuran pada kondisi gelap dilakukan dengan menutup larutan dengan kotak penutup, sehingga kondisi di sekitar larutan akan gelap. Sedangkan pada kondisi terang dilakukan tanpa kotak penutup. Larutan disinari dengan lampu OHP dengan intensitas 875 W/m2. Pengukuran intensitas lampu OHP menggunakan Solar Power Meter Tes 1333R.
Karakterisasi I-V dilakukan dengan nilai tegangan 0-9 V. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua ujung plat tembaga dengan jarak elektroda 8 mm dan luas penampang tercelup 35 mm2, maka terjadi aliran arus melewati larutan β-Carotene yang dapat diukur dengan rangkaian two point probe yang terhubung dengan Elkahfi IV-meter.
Perbedaan kemampuan larutan β-Carotene dalam mengabsorbsi cahaya mempengaruhi kemampuannya dalam mengalirkan elektron. Hal ini ditunjukkan pada hasil pengujian I-V larutan. Pada gambar 4.2. menunjukkan kemampuan absorbansi paling tinggi pada sampel S3, hal yang sama muncul pada kemampuan S3 yang ditunjukkan pada gambar 4.4 dalam menghasilkan arus. Sampel S3 memiliki kemampuan paling tinggi dibanding sampel lainnya. Perbandingan kemampuan semua sampel pada satu kondisi gelap yang sama ditampilkan pada
commit to user
gambar 4.3. Tampilan dari perbandingan semua sampel larutan β-Carotene saat kondisi terang ditunjukkan pada Gambar 4.4.
Gambar 4.3. Grafik karakteristik I-V larutan β-Carotene pada kondisi gelap dengan 𝑙 = 8 mm dan 𝐴 = 35 mm2
Gambar 4.3 menunjukkan hasil pengujian semua sampel pada kondisi gelap. Perbandingan antar sampel menunjukkan kemampuan sampel dalam mengalirkan arus. Dari hasil kurva menunjukkan S3 menghasilkan arus yang paling tinggi dari pada sampel yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa fraksi β -Carotene terlarut menentukan konduktivitas larutan.
Gambar 4.4 menunjukkan hasil pengujian semua sampel pada kondisi terang. Dari hasil kurva menunjukkan S3 menghasilkan arus yang paling tinggi dari pada sampel yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa larutan dye β-Carotene menunjukkan konsistensi walaupun diberi cahaya.
0.00E+00 5.00E-06 1.00E-05 1.50E-05 2.00E-05 2.50E-05 3.00E-05 3.50E-05 0 2 4 6 8 10 A ru s (A) Tegangan (V) S1-Gelap S2-Gelap S3-Gelap
commit to user
Gambar 4.4. Grafik karakteristik I-V larutan β-Carotene pada kondisi terang dengan 𝑙 = 8 mm dan 𝐴 = 35 mm2 pada intensitas 875 W/m2
Sedangkan perbandingan nilai konduktivitas dari ketiga dye tersebut pada kondisi terang dan kondisi gelap disajikan dalam bentuk tabel 4.1.
Tabel 4.1. Perbandingan nilai konduktivitas dye kondisi disinari dan kondisi gelap
Dye Konduktivitas Gelap
(Ω.m)-1 Konduktivitas Disinari (Ω.m)-1 S1 (5,9 ± 1,6) × 10−4 (13,1 ± 1,9) × 10−4 S2 (7,7 ± 1,8) × 10−4 (18,9 ± 6,4) × 10−4 S3 (8,2 ± 1,1) × 10−4 (28,3 ± 4,2) × 10−4
Hasil pengukuran respon cahaya terhadap larutan dye β-Carotene pada perbandingan masing-masing sampel ditunjukkan pada Gambar 4.5. Gambar tersebut menunjukkan perbandingan setiap sampel pada kondisi gelap dan terang. Teramati dengan jelas karakteristik peningkatan arus secara linier ketika tegangan dinaikkan. Arus yang muncul pada kondisi gelap lebih kecil dibandingkan larutan pada kondisi terang. Hasil ini mengidentifikasikan bahwa β-Carotene berperan sebagai fotosensitizer sehingga terdapat arus listrik. Gambar 4.5. memperlihatkan perbandingan kurva hasil pengujian karakteritik I-V antara S1, S2, dan S3.
0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 0 2 4 6 8 10 A ru s (A) Tegangan (V) S1-Terang S2-Terang S3-Terang
commit to user
Gambar 4.5. Kurva I-V gelap-terang larutan β-Carotene wortel (a) Sampel 1 (S1), (b) Sampel 2 (S2), dan (c) Sampel 3 (S3)
Kurva karakteristik I-V pada sampel S1 kondisi gelap dan terang menunjukkan selisih besar nilai arus pada kondisi gelap dan terang. Arus yang dihasilkan kondisi terang lebih tinggi dibandingkan kondisi gelap. Begitu juga pengujian yang sama dilakukan pada S2 dan S3.
Pada pengujian karakteristik listrik larutan S2, hubungan antara arus dan tegangan pada kondisi gelap dan terang seperti pada Gambar 4.5b. Terlihat pada kurva selisih arus gelap-terang pada sampel S2 ini lebih besar jika dibandingkan dengan sampel sebelumnya S1. Begitu juga jika kita melihat pada sampel S3
terlihat lebih besar selisih nilai arus gelap-terangnya jika dibandingkan dengan sampel S1 dan S2.
Jika dilihat dari grafik, semakin besarnya selisih nilai arus dari sampel S1
ke S3 semakin besar. Peningkatan selisih arus pada kondisi gelap-terang ini disebabkan oleh meningkatnya aliran elektron yang terjadi di dalam larutan β
--1.00E-05 5.30E-19 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 0 2 4 6 8 10 A ru s (A) Tegangan (V) Gelap Terang -1.00E-05 5.30E-19 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 0 2 4 6 8 10 A ru s (A) Tegangan (V) Gelap Terang 0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 0 2 4 6 8 10 A ru s (A ) Tegangan (V) Gelap Terang (a) (b) (c)
commit to user
Carotene saat kondisi disinari. Hal ini terjadi karena absorbansi yang semakin tinggi menyebabkan aliran elektron di dalam larutan β-Carotene semakin meningkat. Sehingga menyebabkan sampel S3 mempunyai selisih arus yang paling besar jika dibandingkan dengan S1 dan S2.