Isolasi dye klorofil dari daun kenikir (cosmos caudatus kunth) sebagai dye sensitized solar cell (dssc) Cover

Teks penuh

(1)

commit to user

ISOLASI DYE KLOROFIL DARI DAUN KENIKIR (COSMOS CAUDATUS KUNTH)

SEBAGAI DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

Tesis

Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister

Program Studi Ilmu Fisika

Minat Utama Fisika

Oleh

ANITA

S911108001

PROGRAM STUDI ILMU FISIKA

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

commit to user

ii

ISOLASI DYE KLOROFIL DARI DAUN KENIKIR (COSMOS CAUDATUS KUNTH)

SEBAGAI DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

TESIS

Oleh Anita S911108001

Komisi Nama Tanda Tangan Tanggal

Pembimbing

Pembimbing I. Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.D ... ... NIP : 19610306 198503 1 002

Pembimbing II. Dr. Agus Supriyanto, S.Si, M.Si ... ... NIP : 19690826 199903 1 001

Telah dinyatakan memenuhi syarat Pada tanggal

Ketua Program Studi Ilmu Fisika Program Pascasarjana UNS

(3)

commit to user

iii

ISOLASI DYE KLOROFIL DARI DAUN KENIKIR (COSMOS CAUDATUS KUNTH)

SEBAGAI DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

TESIS

Dra. Suparmi, M.A., Ph.D

NIP. 19520915 197603 2 001 ... … Januari 2014

Sekretaris

Dr. Yofentina Iriani, M.Si

NIP . 1971227 199702 2 001 ... … Januari 2014

Anggota Penguji

Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.D

NIP . 19610306 198503 1 002 ... … Januari 2014

Dr. Agus Supriyanto, S.Si.,M.Si

NIP.19690826 199903 1 001 ... … Januari 2014

Telah dipertahankan di depan penguji Dinyatakan memenuhi syarat

Pada tanggal 8 Januari 2014

Direktur Program Pascasarjana UNS Ketua Program Studi Ilmu Fisika

Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S NIP. 19610717198601 1 001

(4)

commit to user

iv

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa:

1. Tesis yang berjudul “Isolasi Dye Klorofil dari Daun Kenikir (Cosmos

Caudatus Kunth) sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)” ini adalah karya penelitian saya sendiri, tidak terdapat karya ilmiah yang pernah

diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik, serta tidak

terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang

lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah dan

disbutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila dikemudian hari

terbukti pernyataan saya ini tidak benar, maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan (Permendiknas No. 17,

Tahun 2010)

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan dari isi tesis ini pada jurnal atau forum

ilmiah lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan

PPs-UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu

semester (enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi

dari sebagian atau keseluruhan tesis ini, maka PPs-UNS berhak

mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi Ilmu

Fisika PPs-UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan

publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang

berlaku.

Surakarta, Januari 2014 Mahasiswa

(5)

commit to user

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

„Maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang engkau dustakan?‟

Bismillahirahmannirahim Alhamdulllahirabbil‟alamin

Karya ini ku persembahkan kepada orang-orang disekelilingku yang tak dapat

terbalaskan dan terlupakan kenangannya

1. kedua orang tuaku, yang selalu memberikan do‟a dalam setiap sujud malam

demi kelancaran perjalanan perjuangan anaknya.

2. Pendamping dan sahabat sejatiku, Abi tercinta, yang tak pernah kenal lelah

dalam memberikan semangat di kala lemah. Serta jagoan kecilku, Muhammad

Faqih Mubarok, sebagai penyejuk hati di kala gundah gulana serta calon

anggota baru yang bakalan meramaikan kembali keluarga kecilku, seta Adik

bungsuku yang selalu baik hati.

3. Teman-teman jurusan ilmu fisika angkatan 2011 (P‟wisnu, P‟deni, Mas Arif,

Mas Qinan, Mas Puput, Om Boy, Tante nia) yang selalu membagi

ilmu-ilmunya yang sangat berharga. Serta Mhs S1 Fisika UNS (Mas Federicha, Mb

dewi), dan masih banyak lagi yang tentu tidak dapat ditulis semuanya di sini.

Semangat untuk mencari ilmu

Lagi,,,lagi,,,dan lagi,,,,

Memory in Solo The Spirit Of Java

(6)

commit to user

vi

Anita. S911108001. 2013. “Isolasi Dye Klorofil Dari Daun Kenikir (Cosmos

Caudatus Kunth) Sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)”. Tesis: Program

Pascasarjana Ilmu Fisika Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pembimbing: (1). Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.D, (2) Dr. Agus Supriyanto, S.Si, M.Si.

ABSTRAK

Daun kenikir (Cosmos Caudatus Kunth) merupakan tanaman yang banyak

ditemukan pada daerah tropis. Daun kenikir mengandung pewarna alami klorofil

yang dapat digunakan sebagai materi dye sensitized pada DSSC.

Sampel yang digunakan adalah daun kenikir yang masih basah. Proses ekstraksi klorofil daun kenikir dilakukan dengan cara menghaluskan dan mencampur dengan pelarut aseton dengan perbandingan 5:1. Setelah didapat ekstrak klorofil, kemudian digunakan dalam pewarnaan pada kaca subtrat FTO

yang telah dilapisi TiO2 dengan variasi metode perendaman dan spin coating.

Hasil uji absorbansi spektrokopis UV-Vis daun kenikir berada pada

panjang gelombang 350 – 471 nm dan 573 – 666 nm dengan puncak gelombang

masing-masing berada pada 412 nm dan 619 nm. Nilai konduktivitas ohmik dye

sebesar 3,72 x 10-2Ω-1m-1 pada kondisi gelap dan meningkat menjadi 6,51 10-2Ω

-1

m-1pada kondisi terang.

Karakteristik IV pada variasi jumlah pelapisan dye dengan teknik spin

coating dan suhu pemanasan 400C yaitu terbesar pada jumlah pelapisan sebanyak

3 lapisan spin coating, Iscsebesar (2,3 x 10-4 )A , Voc sebesar 1,89 V, Jsc sebesar

1,04 dan FF sebesar 2,62 x 10-1. Pada variasi lama perendaman kaca FTO dan

TiO2 pada larutan dye, Voc sebesar (3,68 x 10-1 )V, Isc sebesar 1,98 x 10-4 A, Jsc

sebesar (4,18 x 10-1 )A/m2, dan FF sebesar 2,43 x 10-1 dengan waktu optimum

selama 2 hari. Pada variasi luasan sel DSSC yang di slip casting, diperoleh nilai

terbesar pada luasan (1,5 x 1,5) cm yaitu Voc sebesar (3,12 x 10-1 )V, Isc sebesar

1,27 x 10-4 A, Jsc sebesar 6,0 x 10-1 A/m2, dan FF sebesar 4,12 x 10-1.

(7)

commit to user

vii

Anita. S911108001. 2013. “Isolation of Chlorophyll Dyes From Marigolds

(Cosmos Caudatus Kunth) as Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)”. Thesis:

Program Pascasarjana Ilmu Fisika Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pembimbing: (1). Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.D, (2) Dr. Agus Supriyanto, S.Si, M.Si.

ABSTRACT

Marigolds leaves (Cosmos caudatus Kunth) is one kind of plant that found

in many tropical area. The chlorophyll content in marigolds leaf can be used as a dye-sensitized materials in DSSC.

The samples used were leaves of marigolds that are still wet. The process of extraction of natural chlorophyll of marigolds leaves done by smoothing and mixing with acetone (ratio of 5:1). Having obtained chlorophyll extract, then it is

used to color the TiO2 coated FTO with to immersion method and spin coating

The absorbance test source that wave lenght the spectrocopies Uv-Vis of marigolds is in the range at 350 - 471 nm and 573 - 666 nm with is each at 412

nm and 619 nm . The value of the conductivity ohmic of the dye value of 3.72 x

10-2 Ω -1m -1 in dark condition and increased to 6.51 10-2Ω -1m -1 in illuminated.

The optimum value of I-V characteristics as a fuction the number of layer

(8)

commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas ke-Maha Rahman dan

Rahim-Nya, penulis dapat menyelesaikan tesisi “Isolasi Dye Klorofil Daun

Kenikir (Cosmos Caudatus Kunth) Sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)”.

Penyusunan tesis ini bertujuan untuk memenuhi sebagian persyaratan guna

memperoleh gelar Magister pada Program Studi Ilmu Fisika Program

Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Terima kasih banyak Penulis haturkan dalam kesempatan ini karena tanpa

bantuaan dari berbagai pihak, tesis ini tidak dapat terwujud. Diantaranya:

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S, selaku Direktur Program

Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Drs. Cari, M.Sc., M.A., Ph.D, selaku Ketua Program Studi Ilmu Fisika

Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta, sekaligus sebagai

Pembimbing I yang telah banyak memberikan banyak bimbingan dan arahan

serta motivasi kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan tesis ini.

3. Bapak Dr. Agus Supriyanto, S.Si, M.Si, selaku pembimbing II yang telah

dengan sabar membimbing dan mengajari penulis, serta memberikan

semangat kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tesis ini.

4. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Ilmu Fisika Pascasarjana Universitas

(9)

commit to user

ix

5. Rekan-rekan sejawat magister ilmu fisika angkatan September 2011,

terimakasih atas kritik dan saran pada tesis ini.

6. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu

penulis dalam proses penyusunan usulan tesis ini.

Penulis menyadari mungkin masih terdapat banyak kekurangan-kekurangan

dalam penulisan usulan tesis ini, oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan

kritikan dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk kebaikan dimasa

mendatang.

Penelitian ini didanai oleh Program Hibah Penelitian Tim Pascasarjana

(HPTP) Universitas Sebelas Maret tahun 2012 dengan nomer kontrak

2345/UN27.11/PN/2012.

Surakarta, 2014

(10)

commit to user

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

SURAT PERNYATAAN... iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN... v

ABSTRAK ... vi

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR SIMBOL ... vi

DAFTAR LAMPIRAN... xvii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Batasan Masalah ... 3

C. Rumusan Masalah ... 4

(11)

commit to user

xi

E. Manfaat Penelitian ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Dasar Teori ... 6

3.1 Karakteristik Absorbansi ... 16

3.2 Karakteristik Arus Tegangan (I-V) ... 18

BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 22

B. Prosedur Penelitian ... 22

1. Persiapan Alat dan Bahan ... 23

2. Pembuatan Pasta TiO2 ... 24

3. Preparasi Larutan Elektrolit ... 24

4. Eksraksi Dye Klorofil ... 26

(12)

commit to user

xii

6. Fabrikasi DSSC ... 29

7. Uji Karakteristik I-V DSSC ... 31

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Karakteristik Absorbansi Bubuk TiO2 Anatase ... 34

B. Karakteristik IV Elektrolit ... 35

C. Karakteristik Dye ... 37

1. Karakteristik Absorbansi Dye Terhadap Variasi Pelarut ... 37

2. Karakteristi I-V Dye Klorofil ... 41

3. Perbandingan Karakteristik I-VDye Klorofil ... 43

4. Kadar Klorofil Daun Kenikir ... 46

D. Karakteristik I-V DSSC ... 47

1.1 Variasi Metode Dye Klorofil Daun Kenikir ... 48

1.1.1 Variasi Lapisan Klorofil dengan Teknik Spin Coating ... 49

1.1.2 Variasi Lama Perendaman ... 52

1.2 Variasi Luasan Sel DSSC ... 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 58

B. Saran ... 59

DAFTAR PUSTAKA 61

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur DSSC ... 8

Gambar 2.2 Spektrum Absorbansi klorofil ... 10

Gambar 2.3 Skema molekul TiO2 (a) anatase, (b) rutil ... 12

Gambar 2.4 Skematik prinsip-prinsip kerja dari DSSC ... 15

Gambar 2.5 Skematik prinsip kerja spektrofotometer ... 17

Gambar 2.6 Karakteristik arus tegangan (I-V) ... 19

Gambar 2.7 Rangkaian Ekuivalen Arus Tegangan ... 20

Gambar 3.1 Diagram Penelitian ... 22

Gambar 3.2 Skema Pengujian larutan elektrolit ... 25

Gambar 3.3 Pengujan Karakteristik IV dengan Rangkaian... 28

Gambar 3.4 Struktur Sandwich DSSC ... 30

Gambar 3.5 Rangkaian Dalam Pengujian Karakteristik I-V DSSC ... 33

Gambar. 4.1 Kurva Hasil Absorbansi TiO2 Anatase ... 34

Gambar. 4.2 Kurva Konduktivitas Elektrolit ... 36

Gambar. 4.3 Kurva Hasil Absorbansi Dye Pada Pelarut Akuades ... 38

Gambar. 4.4 Kurva Hasil Absorbansi Dye Pada Pelarut N-Heksan ... 39

Gambar. 4.5 Kurva Hasil Absorbansi Dye Pada Pelarut Aseton... 40

Gambar. 4.6 Kurva Hasil Absorbansi Dye Pada Pelarut Etanol ... 40

Gambar. 4.7 Kurva Konduktivitas Daun Bayam ... 42

(14)

commit to user

xiv

Gambar. 4.9 Kurva Konduktivitas Daun Kenikir ... 43

Gambar. 4.10 Kurva Hasil Absorbansi Daun Kenikir terhadap Variasi Pelarut ... 44

Gambar. 4.11 Perbandingan dye terhadap pelarut aseton ... 44

Gambar. 4.12 Gambar Perhitungan dengan Program Kaleida Graph 4.0 ... 47

Gambar. 4.13 Kurva Arus Tegangan DSSC Variasi Pelapisan dye dengan Teknik

Spin Coating (a) tampak seluruhnya, (b) diperbesar pada kuadran keempat ... 49

Gambar. 4.14 Kurva Arus Tegangan DSSC Pelapisan dye dengan Variasi Lama

Perendaman (a) tampak seluruhnya, (b) diperbesar pada kuadran keempat ... 52

Gambar. 4.15 Kurva Arus Tegangan DSSC dengan Variasi Luasan Sel DSSC

dengan batas tegangan dan Jsc yang berbeda (a) tampak seluruhnya, (b)

(15)

commit to user

xv

DAFTAR TABEL

Tabel.4.1 Hasil Konduktivitas Elektrolit ... 36

Tabel.4.2 Hasil nilai konduktivitas dan fotoelektrokimia dye terhadap pelarut

aseton ... 46

Tabel.4.3 Hasil Fotoelektrokimia Variasi Pelapisan dye dengan Teknik Spin

Coating ... 51

Tabel.4.4 Hasil Fotoelektrokimia Variasi Pelapisan dye dengan Variasi Lama

Perendaman ... 54

Tabel.4.5 Perbandingan Hasil Fotoelektrokimia DSSC dengan Variasi Metode

Dye ... 55

Tabel.4.6 Hasil Fotoelektrokimia DSSC dengan Variasi Pendeposisian Luasan

(16)

commit to user

xvi

DAFTAR SIMBOL

σ : konduktivitas ohmik (Ω-1

m-1)

Ω : satuan untuk hambatan (ohm)

V : tegangan pada rangakian

R : hambatan (Ω)

I : arus pada rangkaian (A)

Voc : tegangan pada rangkaian terbuka (V)

ρ : hambatan jenis (Ω m)

Isc : arus pada rangkaian terbuka (A)

Jsc : rapat arus (A/m2)

(17)

commit to user

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Perhitungan Nilai Konduktivitas Bahan... 64

Tabel.L1 Perhitungan Nilai Konduktivitas Bayam Gelap ... 66

Tabel.L2 Perhitungan Nilai Konduktivitas Bayam Terang ... 67

Tabel.L3 Perhitungan Nilai Konduktivitas Daun Kacang Panjang Gelap ... 68

Tabel.L4 Perhitungan Nilai Konduktivitas Daun Kacang Panjang Terang ... 69

Tabel.L5 Perhitungan Nilai Konduktivitas Daun Kenikir Gelap ... 70

Tabel.L6 Perhitungan Nilai Konduktivitas Daun Kenikir Terang ... 71

Tabel.L7 Perhitungan Nilai Konduktivitas Elektrolit Gelap ... 72

Tabel.L8 Perhitungan Nilai Konduktivitas Elektrolit Terang ... 73

Lampiran 2 Perhitungan Kadar Klorofil Daun Kenikir ... 74

Tabel.L9 Hasil Fotoelektrokimia Variasi Jumlah Lapisan klorofil dengan teknik Spin Coating ... 75

Tabel.L10 Hasil Fotoelektrokimia Variasi Lama Waktu Perendaman Dye ... 76

Tabel.L 11Hasil Fotoelektrokimia Variasi Luasan Sel DSSC ... 77

Lampiran 3 Perhitungan Nilai Efisiensi Konversi Energi ... 78

Tabel.L 12 Perhitungan Efisiensi Jumlah Lapisan Klorofil Dengan Metode Spin Coating Sebanyak 3 Lapisan Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 79

Tabel.L 13 Perhitungan Efisiensi Jumlah Lapisan Klorofil Dengan Metode Spin Coating Sebanyak5Lapisan Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 79

Tabel.L 14 Perhitungan Efisiensi Jumlah Lapisan Klorofil Dengan Metode Spin Coating Sebanyak7Lapisan Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 80

(18)

commit to user

xviii

Tabel.L 16 Perhitungan Efisiensi 1 Hari Lama Waktu Perendaman Dye Hasil

Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 81

Tabel.L17 Perhitungan Efisiensi 2 Hari Lama Waktu Perendaman Dye Hasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 81

Tabel.L18 Perhitungan Efisiensi 3 Hari Lama Waktu Perendaman Dye Hasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 82

Tabel.L19 Perhitungan Efisiensi 4 Hari Lama Waktu Perendaman Dye Hasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 82

Tabel.L19 Perhitungan Efisiensi 7 Hari Lama Waktu Perendaman Dye Hasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 83

Tabel.L20 Perhitungan Efisiensi Variasi Luasan 8x8 Cm Sel DSSCHasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 83

Tabel.L21 Perhitungan Efisiensi Variasi Luasan 5x5 Cm Sel DSSCHasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 84

Tabel.L22 Perhitungan Efisiensi Variasi Luasan 3x3 Cm Sel DSSCHasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 84

Tabel.L23 Perhitungan Efisiensi Variasi Luasan 1,5x1,5 Cm Sel DSSCHasil Fotoelektrokimia Dengan Bantuan Program Kaleida Graph 4.0 ... 85

Lampiran 4 Paper Seminar ICND ... 86

Lampiran 5 Paper Seminar IKIP PGRI Semarang ... 90

Figur

Gambar. 4.14 Kurva Arus Tegangan DSSC Pelapisan dye dengan Variasi Lama
Gambar. 4.14 Kurva Arus Tegangan DSSC Pelapisan dye dengan Variasi Lama p.14

Referensi

Memperbarui...