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
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
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
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
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
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 I–V 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.
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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)
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
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