1
BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Penelitian
Kebut uhan m anusia akan energi sangat t inggi, karena kualit as hidup m anusia juga dit ent ukan oleh sum ber-sum ber energi yang ada. Khususnya di Indonesia mengalam i peningkat an t iap t ahunya seiring dengan peningkat an pert um buhan ekonom i nasional dan pert um buhan penduduk. Peningkat an kebut uhan list rik diperkirakan dapat m encapai rat a-rat a 10% per t ahunnya [1]. Sam pai saat ini suplai energi t erbesar di dunia adalah energi yang berasal dari energi kim ia berupa bahan bakar fosil at au m inyak. Persoalan m uncul karena cadangan energi fosil jum lahnya t erus berkurang sedangkan t idak t erjadi proses pem bent ukan lagi secara cepat (non renew able). M enurut Analisa Int ernat ional Energy Agency (IAE), sedikit nya dunia harus m em bangun t idak kurang dari 20 pem bangkit list rik t enaga nuklir, 20 pem bangkit t enaga air, 3000 pem bangkit m at ahari dan 30 pem bangkt t enaga bat u bara. Kebut uhan-kebut uhan t ersebut t ernyat a t idak hanya akan m em enuhi kebut uhan akan energi dunia, t et api sekaligus juga kabar buruk bagi bum i sendiri, dim ana em isi karbon akan m eningkat yang berakibat buruk pada lingkungan, sosial dan ekonomi. Dengan dem ikian kehidupan m anusia dim asa depan juga t erancam kecuali adanya solusi yang t epat bagi pem enuhan energi bagi um at m anusia.
M engingat cahaya m at ahari adalah sum ber energi yang luar biasa karena t ersedia dalam jum lah yang sangat besar dan berlangsung dalam kurun w akt u yang lam a. M aka m ulai dikem bangkan pem buat an energi alt ernat if yang dapat dijadikan solusi dalam perm asalahan ini. Salah sat unya yait u sist em konfersi energi cahaya m at ahari m enjadi energy list rik sebagai penggant i energi fosil [2,3,4].
Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) adalah salah sat u solusi enregi alt ernat if yang sedang dikem bangkan berupa prot ot ipe sel surya yang mem anfaat kan zat w arna sebagai dono elekt ron. DSSC ini pert am a kali kem bangkan oleh M ichael Grat zel dengan m engim plem asikan proses fot osint esis pada t eknologi bio sel surya t ersint esa pew arna [5,6].
1.2 Antosianin
2
Gam bar 1. a. St rukt ur kim ia dasar dari ant osianin, b. Dua m acam st rukt ur kim ia ant osianin dalam m edia asam dan basa, c. Rangkaian m ekanisme ant osianin dengan TiO2 [9].
1.3
Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
(DSSC) m erupakan sel surya yang m em anfaat kan pewarna alam i. Sepert i pada Gam bar 2. DSSC ini t erdiri dari sepadang kaca berlapis bahan TCO (t ransparent conduct ing oxide) yang saling mengapit larut an elekt rolit m em bent uk sepert i w afer. Elekt rolit sebagai kat alis yang berfungsi unt uk m em percepat reaksi redoks berupa I/ I3 (iodide/ t riiodide) [5]. Salah sat u kaca sebagai elekt roda kerja yang dideposisikan Tit anium Dioxide (TiO2) yang berfungsi sebagai t ransport elekt ron. Elekt roda kerja ini t ersensit isasi pew arna yait u ant osianin yang berfungsi sebagai donor elekt ron. Sedangkan kaca yang lain berupa elekt roda law an yang t erlapisi oleh karbon.
Gam bar. 2. St rukt ur DSSC
[image:2.595.131.503.68.299.2] [image:2.595.87.509.363.566.2]3
Gam bar 3. Sist em kerja DSSC
1.4
Kar
akteristik Arus-Tegangan Sel Surya DSSCKarakt erist ik kelist rikan baik arus m aupun t egangan dapat di ukur m enggunakan voltm et er
dan am peremet er. Hasil keluaran dari pengukuran sel surya DSSC dapat digrafikkan sepert i
pada Gam bar 4.
Gam bar 4. Grafik Rapat Arus-Tegangan (J-V) sel surya DSSC [4] yang bekerja secara norm al
dengan m odifikasi gam bar.
[image:3.595.140.430.66.266.2] [image:3.595.91.506.283.584.2]4
DAFTAR PUSTAKA [1].List rik dan Sumber Energi Baru.
ht t p:/ / w w w .suaram erdeka.com / v1/ index.php/ read/ cet ak/ 2012/ 06/ 22/ 190272/ 10/ List
rik-dan-Sum ber-Energi-Baru. (22 juni 2012)
[2].Lidya Pancaningt yas dan Syafsir Akhlus.Peranan Elekt rolit pada Performa Sel Surya Pew arna Tersensitisasi (SSPT). ITS : Surabaya.
[3].Hardeli,dkk. Pembuat an Prot ot ipe Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) M enggunakan Ubi Jalar Ungu, Wort el dan Kunyit Sebagai Sumber Zat Warna. UNP: Padang.
[4].M aya Sukm a Widya Kum ara dan Gont jang Prajit no, 2012. St udi Awal Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan M enggunakan Ekst raksi Daun Bayam (Amarant hus Hybridus L.) sebagai Dye Sensit izer dengan Variasi Jarak Sumber Cahaya pada DSSC. Inst it ut Teknologi Sepuluh Nopem ber: Surabaya.
[5].Grät zel, M ichael, 2003. Dye-Sensitised Solar Cells, journal of Phot ochemist ry and Phot obiology. Vol.4, 145-153.
[6].Grät zel, M ichael, 2005. Phot ovolt aic performance and long-t erm st ability of dye-sensit ized meosocopic solar cells. C. R. Chim ie 9 (2006) 578–583.
[7].Prasant a Kum ar Das, Bang Geul, Sang-Bong Choi, Sang-Dong Yoo, Youn-II Park, 2011, Phot osynt hesis-dependent ant hocyanin pigment at ion in arabidopsis, Plant Signaling & Behavior 6:1.
[8].Vit riany Ekasari, Gat ut Yudoyono, 2013, Fabrikasi DSSC dengan Dye Ekst rak Jahe M erah (Zingiber Officinale Linn Var. Rubrum ) Variasi Larut an Ti02 Nanopart ikel Berfase Anat ase
dengan Teknik Pelapisan Spin Coat ing, Jurnal Sain dan Seni POM ITS Vol. 2, No.1.
[9].J. M . R. C. Fernando, G.K.R. Senadeera, 2008. Nat ural ant hocyanins as phot osensit izer for dye-sensitized solar devices. Current Science, Vol. 95, No.5.
[10]. Akhiruddin M addu, M ahfuddin Zuhri, dan Irm ansyah, 2007. Penggunaan Ekst rak Ant osianin Kol M erah sebagai Fot osensit izer pada Sel Surya TiO2 Nanokrist al Tersensit isasi
5
BAB II
Ident ifikasi Ant osianin Kol M erah (Brassica oleracea var
)
unt uk Pot ensi sebagai Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC)
Ferri Rusady Saputra1,2, Ferdy Semuel Rondonuw u 1,2, Adita Sutresno1,2 ,*
adit a@st aff.uksw.edu
1
Progam St udi Pendidikan Fisika Fakult as Sains dan M at emat ika
2
Progam St udi Fisika Fakult as Sains dan M at emat ika Universit as Krist en Sat ya Wacana
Jln. Diponegoro No. 52-60 Salat iga
Abstrak-Ant osianin merupakan pigmen warna atau molekul yang bisa menyerap cahaya dan memberikan w arna pada bahan-bahan organik sepert i buah, bunga dan daun. Antosianin baru-baru ini dikembangkan untuk menyediakan sumber energi list rik alt ernatif bahan day sel surya bio yang berperan sebagai donor elekt ron. Dalam penelitian ini t elah dilakukan ekt raksi bahan dari kol merah (Brassica oleracea var) dengan berbagai variasi perbandingan pelarut metanol, asam asetat , dan aquades. Variasi pelarut satu menggunakan perbandingan 40 : 8 : 52, dari hasil penelitian konsent rasi antosianin kol merah t ert inggi yang didapat pada perbandingan ini yait u sebanyak 51,64 mg/ 100g. Pada variasi pelarut dua menggunakan perbandingan 50 : 8 : 42, hasil konsent rasi ant osianin yang didapat t erendah yaitu sebanyak 47,42 mg/ 100g. Sedangkan variasi pelarut t iga menggunakan perbandingan 60 : 8 : 32, hasil konsent rasi ant osianin yang didapat 49,61mg/ 100g. Dari dat a penelit ian menunjukkan bahw a perbandingan variasi pelarut unt uk ekst raksi antosianin kol merah yang paling efekt if adalah dengan perbandingan variasi pelarut met anol, asam asetat , dan aquades 40 : 8 : 52.
6
I. PENDAHULUANKonsum si energi lisrik diprediksi akan t erus m eningkat . Khususnya di Indonesia m engalam i peningkat an t iap t ahunya seiring dengan peningkat an pert um buhan ekonomi nasinal dan pert um buhan penduduk. Diperkirakan m encapai rat a-rat a 10% per t ahun peningkat an kebut uhan list rik. Peningkat an ini t entunya akan menim bulkan perm asalahan baru yait u kekurangan sum ber energi list rik.
Baru-baru ini para penelit i sem akin gencar unt uk m encari solusi m engenai perm asalahan ini dengan m encari energi alt ernat if. Energi m at ahari m erupakan salah sat u energi yang sedang giat dikem bangkan saat ini.
Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) adalah salah sat u solusi enregi alt ernat if yang sedang dikem bangkan berupa prot ot ipe sel surya yang mem anfaat kan zat w arna sebagai dono elekt ron. DSSC ini pert am a kali kem bangkan oleh M ichael Grat zel dengan m engim plem asikan proses fot osint esis pada t eknologi bio sel surya t ersint esa pew arna [1].
DSSC ini t erdiri dari dua buah kaca TCO (t ransparent conduct ing oxide) dim ana salah sat u kaca sebagai elekt roda kerja yang t erlapisi oleh TiO2 kem udian direndam dalam larut an
pew arna yang berfungsi sebagai donor elekt ron. Sedangkan kaca kedua sebagai elekt roda law an yang t erlapisi oleh karbon. Kedua kaca disusun sepert i w afer kem udian di t et esi dengan larut an elekt rolit sebagai kat alis yang berfungsi unt uk m em percepat reaksi redoks sepert i pada Gbr 1. I/ I3(iodide/ t riiodide) m erupakan pasangan redok yang sering digunakan [1].
Gbr 1. Sekem a Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC)
Salah sat u pew arna yang dapat digunakan adalah ant osianin. Ant osianin m erupakan pigm en w arna at au m olekul yang bisa m enyerap cahaya dan m em berikan w arna m erah, biru , dan ungu pada bahan-bahan organik sepert i buah, bunga dan daun [2]. Senyaw a ant osionin yang paling banyak dit em ukan adalah pelorgonidin (orange), cyanidin (orange-m erah), peonidin (orange-m erah), delphinidin merah), pet unidin m erah) dan m alvidin (biru-m erah) [3]. Pada penelit ian ini dilakukan ident ivikasi t erhadap ekst rak ant osianin kol (biru-m erah (Brassica oleracea var) unt uk pot ensi sebagai fot osensit izer dalam pem buat an prot ot ipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC).
7
Gbr 2. a. St rukt ur kim ia dasar dari ant osianin, b. Dua m acam st rukt ur kim ia ant osianin dalam m edia asam dan basa, c. Rangkain m ekanism e ant osiani dengan TiO2. [3]
II. M ETODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan
Peralat an yang digunakan dalam penelit ian ini m eliput i pisau, t im bangan digit al, m ort ar, beaker glass, gelas ukur, erlenmeyer, corong, kert as saring, pipet , alum unium foill, kert as t isu, kuvet , pH Indikat or Acilit , Spekt rofot om et er UV-Vis Opt izen 2120 UV. Bahan- bahan yang digunakan ant ara lain kol m erah (Brassica oleracea var), m et hanol, asam aset at , aquades, KCL, CH3CO2Na.3H2O, HCL.
B. Ekst raksi Ant osianin Kol M erah (Brassica oleracea var)
Kol m erah (Brassica oleracea var) dit im bang sebanyak 20 garam kem udian dit um buk sam pai halus dengan m enggunakan m ort ar. Selanjut nya hasil t um bukan kol m erah di rem dam dalam pelarut selam a 24 jam yang t erdiri dari m et anol, asam aset at , dan aqudes [4]. Selanjut nya dim asukan dalam bot ol gelap at au yang sudah dilapisi alum unium foil, dalam perendam an lat ut an ekst rak ant osianin di sim pan dalam freezer. Variasi perbandingan pelarut yang digunakan pert ama m enggunakan 40: 8 :52 yait u 40 m l m et anol, 8 ml asam aset at , dan 52 ml aquades. Variasi perbandingan kedua m enggunakan 50 : 8 : 42 yait u 50 m l met anil, 8 m l asam aset at , dan 42 m l aquades. Sedangkan variasi ket iga m enggunakan 60 : 8 : 32 yaitu 60 m l m et anol, 8 m l asam aset at , dan 32 m l aquades.Hasil perendaman larut an ekst rak ant osianin kem udian disaring m enggunakan kert as saring dan di m asukan ke dalam bot ol gelap at au yang t elah dilapisi alum unium foil. Hasil ekst rak anosianin siap unt uk dukur.
8
Unt uk m em buat larut an pH 1.0 dibut uhkan 1,86 gram KCL dilarut kan dalam aquades 980 m l, selanjut nya di diat ur pH nya dengan m enam bahkan HCL sam pai t erbent uk pH 1.0. Sedangkan unt uk pH 4.5 dapat dibuat sepert i cara pH 1.0 t et api KCL digant i dengan CH3CO2Na3H2O sebanyak 54,43 gram .
D. Pengkukuran pH
Hasih ekst raksi ant osianin t iap variasi pelarut diukur pH nya m enggunakan pH Indikat or Acilit .
E. Uji Absorbansi Atosianin Kol M erah dengan Spekt rofot omet er UV-Vis
Hasil ekst raksi ant osianin selanjut nya dianalisa menggunakan sepekt rom et er UV-Vis dengan kisaran panjang gelom bang 400-700 nm . Unt uk m enget ahui absorbansi t iap variasi pelarut berada pada panjang gelom bang m aksim al (
mak) yang akan m enjadi
makdalam perhit ungan m enent ukan jum lah ant osianin.
F. Uji kandungan ant osianin t ot al dalam kol merah dengan met ode perbedaan pH
Selanjut nya unt uk m endapat kan konsent rasi kandungn ant osiani pada kol m erah, larut aan ekst rak kol merah diencerkan m enggunakan laut an pH 1.0 dan pH 4.5 kem udian diukur m engunakan spekt rofot om et er UV-Vis pada panjang gelom bang 400-700 nm sam pai t inggi m aksim al absorbansi t idak m elebihi 1,2. Dat a yang didapat kem udian dianalisa unt uk m endapat kan jum lah ant osianin yang t erkandung dalam larut an dengan perum usan sepert i yang digunakan oleh Giust i et .al.dan Lee, et al., 2005.
Dengan koefisien ekstingsi molar (ε
) sebesar 23.440 (berdasar koefisien ekst ingsi m olar dari (pelargonidin-3,5-diglukosa) dan bobot m olekul sebesar 317 sebagai berikut :A = (A vis – max - A700)PH 1 - (A vis – max - A700)PH 4.5 (1)
Tot al ant osianin (m g/ L) :
ℇ (2)
Ket erangan :
ℇ
: koefisien ekst ingsi m olar (L x m ol–1 x cm–1) M W : Bobot m olekul9
III. HASIL DAN PEM BAHASANA. Ident ifikasi Hasil Spekt rofot omet er UV-Vis pada Ant osianin kol merah
Berdasarkan hasil pengukuran sepekt rum serapan kol m erah berada pada kisaran panjang gelom bang 400-570 nm . Unt uk variasi perbandingan pelarut 40 : 8 : 52 absorbansi m aksim um berada pada 1,7799 dan panjang gelom bang m aksim al (
mak) 535nm . Unt uk variasi perbandingan pelarut 50 : 8 : 42 absorbansi m aksim um berada pada 2,3098 dan panjang gelom bang m aksimal (
mak) 535 nm . Unt uk variasi perbandinganpelarut 60 : 8 : 32 absorbansi m aksim um berada pada 1,556 dan panjang gelom bang m aksim al (
mak) 535 nm .
mak ini lah yang akan digunakan dalam perhit unganm enent ukan jum lah t ot al ant osianin yang t erkandung dalam larut an.
B. Ident ifikasi Jumlah Ant osianin Kol M erah
[image:9.595.98.505.312.645.2]Dari hasil pengukuran dengan Sepekt rofot om et er UV-Vis didapat kan dat a pada panjang gelom bang 535 nm dan 700 nm dengan pengenceran pH 1 dan pH 4.5 sepert i pada Gbr 4. dan Gbr 5. Sedangkan hasil sepekt rum serapannya sepert i pada Tabel 1.
Tabel 1. Sepekt rum serapan pH 1 dan pH 4.5 pada panjang gelom bang (
) 535 nm dan 700 nmpH 1 pH 4.5
535
700
535
7001,0482 0.0031 0,1964 0,0000
0,9838 0,0010 0,2036 0,0000
1,0287 0,0000 0,2287 0,0153
10
Gbr 5. Spekt rum ant osianin yang diencerkan m enggunakan pH 4.5. No 1. variasi pelarut 40 : 8 : 52, No 2. variasi pelarut 50 : 8 :42, No 3.variasi pelarut 60 :8 : 32
Jum lah t ot al ant osianin yang t erkandung dalam t iap varisi pelarut di dapat dengan m enggunakan persamaan (1) dan persam aan (2). Sehingga diperoleh dari hasil perhit ungan ant osianin pada variasi perbandingan pelarut 40:8:52 sebanyak 51,64 m g/ 100gr, pada variasi perbandingan pelarut 50:8:42 dihasilkan sebanyak 47,42 m g/ 100gr, dan pada variasi perbandingan pelarut 60:8:32 dihasilkan sebanyak49,61 m g/ 100gr.
Dari hasil diat as t apak hubungan variasi perbandingan pelarut berpengaruh t erhadap jum lah ant osianin yang t erkandung dalam larut an eksrak. Dim ana pada variasi dengan perbandingan 40:8:52 m enghasilkan jumlah ant osianin paling bannyak dibadingkan dengan variasi perbandingan 50:8:42 dan 60:8:32. Sedangkan jumlah ant osianin paling sedikit just ru pada variasi perbandingan pelarut 50:8:42.
C. Pengujian Teganggan pada DSSC
Hasil ekst rak ant osianin dengan variasi perbandingan pelarut yang berbeda di ujikan pada DSSC t erhadap keluaran t egangan yang dihasilkan t erhadap w akt u. Lam anya w akt u yang di am bil dalam penelit ian ini adalah t iap 5 m enit selama 70 m enit .
Teganggan yang dihasilkan t iap variasi perbandingan pelarut m enunjukan nilai yang cenderung konst an sepert i erlihat pada Gbr 6.
[image:10.595.197.420.75.245.2]11
Pada variasi perbandingan pelarut 40:8:52 t egangan yang dihasilkan rat a-rat a pada nilai 649 m V, variasi perbandingan pelarut 50:8:42 dihasilkan t egangan rat a-rat a pada nilai 451 m V, sedangkan pada variasi perbandingan pelarut 60:8:32 dihasilkan t egangan rat a-rat a pad nilai 548m V.
Hasil t eggangan t erhadap w akt u pada DSSC ini berkolerasi t erhadap jumlah ant osianin, dim ana jum lah ant osianin yang paling t inggi juga m enghasilkan t egangan yang paling t inggi.
IV. KESIM PULAN
Dalam penelit ian ini t elah dit em ukan korelasi ant ara jum lah ant osianin dengan t egangan t erhadap w akt u yang dihasilkan dalam DSSC, sem akin banyak jum lah ant osiani sem akin t inggi t egangan yang dihasilkan. Perbandingan pelarut ekst raksi bahan dari kol m erah (Brassica oleracea var) yang paling berpot ensi sebagai DSSC dengan menggunakan perbandingan m et anol, asam aset at , dan aquades adalah 40:8:52. Variasi pelarut ini m enghasilkan jum lah ant osiani paling tinggi yait u sebanyak 51,64 m g/ 100g dan t egangan paling t inggi pada DSSC.
PUSTAKA RUJUKAN
[1].M . Grat zel, 2003, Dye-sensit ized solar cells, Journal of Phot ochem ist ry and Phot obiology C: Phot ochem ist ry Review s 4 (2003) 145-153.
[2].Prasant a Kum ar Das, Bang Geul, Sang-Bong Choi, Sang-Dong Yoo, Youn-II Park, 2011, Phot osynt hesis-dependent ant hocyanin pigment at ion in arabidopsis, Plant Signaling & Behavior 6:1
[3].J. M . R. C. Fernando, G.K.R. Senadeera, 2008, Nat ural ant hocyanins as phot osensit izer for dye-sensit ized solar devices, Current Science, Vol. 95, No.5.
[4].Akhiruddin M addu, M ahfuddin Zuhri, dan Irm ansyah, 2007, Penggunaan Ekst rak Ant osianin Kol M erah sebagai Fot osensitizer pada Sel Surya TiO2 Nanokrist al Tersensit isasi
Dye, M akara, Teknologi, Vol. 11 No. 2
[5].Giust i,M . M ., & Wrolst ad, R. E. (2001). Unit F1.2.1-13. Ant hocyanins. Charact erizat ion and m easurem ent wit h UV-visible spect roscopy. In R. E. Wrolst ad (Ed.), Crurrent Prorocols in Food Analyt ical Chemist ry. New York: Wiley.
12
BAB III
PEM ANFAATKAN EKSTRAK ANTOSIANIN KOL M ERAH
(Brassica oleracea var
)
SEBAGAI DYE SENSITIZED DALAM
PEM BUATAN PROTOTIPE SOLAR CELL(DSSC)
Ferri Rusady Saput ra1,2, Ferdy Sem uel Rondonuw u 1,2, Adit a Sut resno1,2
1
Progam St udi Pendidikan Fisika Fakult as Sains dan M at emat ika
2
Progam St udi Fisika Fakult as Sains dan M at emat ika Universit as Krist en Sat ya Wacana
Jln. Diponegoro No. 52-60 Salat iga
adit a@st aff.uksw .edu
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuat an prot otipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan mem anfaat kan ant osianin
kol m erah (Brassica oleracea var). DSSC t erbentuk dari dua buah elektroda TCO yang disusun saling
m engapit elekt rolit polim er m em bent uk sepert i w afer. Salah sat u elekt roda t erdiri TiO2 yang t elah
t ersensitiser oleh day ant osianin sebagai donor elekt ron dan elekt roda law am terlapisi oleh karbon.
Elektrolit sebagai kat alis yang berfungsi unt uk mem percepat reaksi redoks berupa I/ I3(iodide/ t riiodide).
Sel surya yang dipabliskan memiliki luasan 3x3 cm2 dengan perbedaan konsentrasi m asing-m asing 100%
(t anpa pengenceran), 50% (pengenceran 2 kali), dan 25% (pengenceran 4 kali). M asing-m asing sel diuji m enggunakan penyinaran lam pu halogen 50 Wat t pada jarak 30cm. Dengan m em perhat ikan karakt erist ik dari arus t erhadap t eganggan dan t egangan terhadap w akt u. Hasil pengujian menunjukan sem akin t inggi konsent rasi day ant osianin kol m erah sem akin besar t egangan dan arus yang dihasilkan yait u pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran).
13
I. PENDAHULUAN
1.1 Krisis Energi
Akhir-akhir ini krisis energi list rik m enjadi m asalah yang m endasar dari setiap negara t erm asuk negara Indonesia. Salah sat u penyebab t erjadinya krisis ini adalah peningkat an pert um buhan penduduk, yang m engakibat kan konsum si energi sem akin banyak dan t idak t erkendali.
Unt uk m engat asi krisis energi ini para penelit i gencar unt uk m enem ukan energi alt ernat if guna m em enuhi kebut uhan energi list rik. Sel surya adalah salah sat u alt ernat if penggant i yang dapat digunakan. Di m ana sel surya ini m em anfaat kan cahaya m at ahari yang dirubah m enjadi list rik. Cahaya m at ahari adalah sum ber energi yang luar biasa karena t ersedia dalam jumlah yang sangat besar dan berlangsung dalam kurun w akt u yang lam a. Selain it u di Indonesia adalah negara yang dilew ati garis kat ulist iw a sehingga sangat berpot ensi unt uk m enggem bangkan sel surya sebagai energi penggant i m asa depan.
1.2 Sel surya
Grat zel et .al adalahorang pert am a yang m engem bangkan sel surya sehingga sering juga disebut sel Grat zel [2]. Sel surya yang dit em ukan m em anfaat kan pew arna alami. Sel surya ini mem iliki beberapa keungulan diant aranya ram ah lingkungan, pem buat annya m udah, dan m urah karena bahan baku banyak t ersedia di pasaran. [3]
1.3 Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC)
(DSSC) m erupakan sel surya yang m em anfaat kan pewarna alam i. Sepert i pada Gam bar 1. DSSC ini t erdiri dari sepadang kaca berlapis bahan TCO (t ransparent conduct ing oxide) yang saling m engapit larut an elekt rolit m em bent uk sepert i w afer. Elekt rolit sebagai kat alis yang berfungsi unt uk m em percepat reaksi redoks berupa I/ I3(iodide/ t riiodide) [2]. Salah
sat u kaca sebagai elekt roda kerja yang dideposisikan Tit anium Dioxide (TiO2) yang
berfungsi sebagai t ransport elekt ron. Elekt roda kerja ini t ersensit isasi pew arna yait u ant osianin yang berfungsi sebagai donor elekt ron. Sedangkan kaca yang lain berupa elekt roda law an yang t erlapisi oleh karbon.
Gam bar. 1. St rukt ur DSSC
Sist em kerja DSSC sendiri diaw ali saat fot on dari sinar m at ahari m engenai elekt roda kerja dari DSSC, kem udian fot on t ersebut diserap oleh dye ant osianin yang m enem pel pada lapisan TiO2. Dari t am bahan energi, elekt ron pada dye ant osianin m enjadi t ereksit asi
sehingga dapat t erinjeksi menuju pit a konduksi TiO2. Selanjut nya elekt ron m elew at i TiO2
[image:13.595.89.516.161.651.2]14
elekt roda law an unt uk kem bali m asuk dengan bant uan m olekul karbon. Sehingga dye ant osianin akan kem bali ke keadaan sem ula dengan bant uan elekt rolit m em bent uk siklus yang berulang [1,4] sepert i yang dit unjukaan pada Gam bar 2.
Gam bar 2. Sist em kerja DSSC
1.4 Karakt erist ik Tit anium Dioxide (TiO2)
TiO2 m erupakan bahan semikondukt or yang bersifat inert , st abil t erhadap fot okorosi dan korosi oleh bahan kimia. Penggunaan TiO2 diant aranya unt uk m anufakt ur elem en
opt ik dan berpot ensial pada aplikasi divais elekt ronik sepert i DSSC dan sensor gas [2]. TiO2
yang digunakan dalam aplikasi pada DSSC um unya berfasa anat ase sebab m em punyai kem am puan fot oakt if yang t inggi. TiO2 dengan st rukt ur nanopori yait u ukuran pori dalam
skala nano akan m enaikan kinerja sist em karena st rukt ur nanopori m em punyai karakt erist ik luas perm ukaan yang t inggi sehingga akan m enaikan jum lah dye yang t eradsorb yang im plikasinya akan m enaikan jumlah cahaya yang t erabsorb [4,6].
1.5 Ant osianin
Pada proses fot osint esis t elah mem bukt ikan adanya senyaw a pada t um buhan yang dapat digunakan sebagai dye. Zat -zat t ersebut dit em ukan pada daun at au buah, yait u ant osianin, klorofil, dan xant ofil. Penelit i t elah m em bukt ikan bahw a ant osianin dapat t ereksit asi dengan adanya penyinaran pada penerapan dyes. Ant osianin sendiri adalah bagian dari senyaw a fenol yang t ergolong flavonoid. Ant osianin merupakan pigmen pem berikan w arna pada t um buhan yang paling pent ing dan t ersebar luas seperti pada daun, bat ang, dan bunga [ 5,6]. Pada penelit ian ini ant osiani yang digunakan berasal dari ekt rak kol m erah (Brassica oleracea var).
II. BAHAN DAN M ETODE A. M enyiapkan Alat dan Bahan
[image:14.595.137.463.119.301.2]15
conduct ing oxide), det ergen, koloid TiO2, Poliet ilen Glikol 4000 (PEG 4000), KI, dan I2, pensil
8B.
B. Pembuat an Elekt roda Kerja (TiO2)
Past a TiO2 dibuat dengan m enggunakan 2 gram serbuk TiO2 dalam 2 m l asam aset at
kem udian diaduk menggunakan m ort ar hingga m em bent uk past a dan dit am bah beberapa t et es det ergen.
Subst rat kaca berlapis TCO (Transparent Conduct ing Oxide) dibersihkan dengan m enggunakan aset on kem udian diukur resist ansinya dengan m enggunakan m ult im et er digit al. Sebelum m endeposisikan past a TiO2 pada kaca berlapis TCO, pada sisi kaca berlapis
TCO dit ut up dengan menggunakan isolat ipe sepert i pada Gam bar 3. Kem udian past a TiO2
dit et eskan pada kaca TCO dan dirat akan m enggunakan bat ang gelas (glass stirring rod) t unggu hingga kering pada suhu ruang. Selanjut nya lapisan TiO2 dioven pada suhu 300
0
c selam a 30 m enit .
Gam bar 3. Skem a Deposisi TiO2 pada Kaca TCO
C. Ekst raksi Dye Ant osianin Kol M erah (Brassica oleracea var)
Kol m erah segar dit im bang sebanyak 20 gram menggunakan t im bangan digit al. Kem udian kol m erah di t um buk m enggunakan m ort ar hingga halus. Hasil t um bukan dim asukan dalam erlenm eyer yang t elah dilapisi alum unium foil dan direndam m enggunakan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades dengan perbandingan 40 : 8 : 52 selam a 24 jam dengan konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) , 50% (pengenceran 2 kali), dan 25% (pengenceran 4 kali).
D. Uji Spekt rum Absorbansi Ant osianin Kol M erah M enggunakan Spekt rofot omet er UV-Vis Hasil ekst raksi ant osianin dengan konsent rasi 100%, 50%, dan 25% dim asukkan ke dalam kuvet. Dim asukkan juga cairan perbandingan pelarut 40 : 8 : 52 ke dalam kuvet . Kem udian diuji spekt rum nya m enggunakan spekt rofot om et er OPTIZEN 2120 UV.
E. Pembuat an Elekt roda Lawan
Kaca TCO dibersihkan mengunakan aset on kem udian diukur resist ansinya m enggunakan m ult imet er. Kem udian kaca TCO diarsir m enggunakan pensil 8B dan dibakar m enggunakan api lilin hingga t erbent uk lapisan karbon.
[image:15.595.82.513.196.710.2]16
Larut an elekt rolit dibuat dari 8,3 gram KI dan 1,26 gram I2 yang dilarut kan dam 100 m l
Poliet ilen Glikol 4000 (PEG 4000). Kem udian larut an diaduk m enggunakan m agnet ic st irrer selam a 15 m enit , kem udian sim pan dalam bot ol berw arna gelap at au bot ol yang sudah dilapisi alm unium foil.
G. Karakt erist ik Sel Surya
Sel surya diukur karakt erist ik t egangan t erhadap w akt u (V-t ) dan arus t erhadap t egangan (I-V) dengan merangkainya denagn sebuah volt m et er (V) dan sebuah am perem et er (A). Pengukuran dilakukan dengan menggunakan sum ber cahaya lam pu halogen 50 Wat t pada jarak 30 cm diarahkan t egak lurus t erhadap perm ukaan sel surya. Unt uk m engat ur arus m aupun t egangan keluaran sel surya pada rangkaian dipasang pot rnsiom et er sepert i pada Gam bar 4. dan Gam bar 5.
Gam bar. 4. Rangkaian pengukuran I-V
Gam bar 5. Rangkaian pengujian kinerja DSSC
III. HASIL DAN DISKUSI
A. Hasil Uji Spekt rofot omet er UV-Vis pada Ant osianin Kol M erah
[image:16.595.85.508.225.607.2]17
Gam bar 6. Spekt rum absorbsi ekst rak ant osianin kol m erah dengan konsent rasi. (1) 100% (t anpa pengenceran), (2) 50% (pengenceran 2 kali), dan (3) 25% (pengenceran 4 kali).
Dari hasil pengukuran spekt rofot om et er UV-Vis pada panjang gelom bang 400-700 m em perlihat kan absorbansi yang berda-beda t iap konsent rasi. Di m ana pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) m em iliki absorbansi paling tinggi yait u 1,0942, pada konsent rasi 50% (pengenceran 2 kali) m em iliki ansorbansi 0,8554, sedangkan pada konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) m em iliki absorbansi paling kecil yait u 0,5583. Absorbansi t iap konsent rasi m enunjukkan panjang gelom bang yang sam a yait u berada pada 535 nm .
B. Karakt erisasi Tegangan t erhadap Wakt u
Dari hasil penelitian ini ekst rak ant osianin kol m erah dengan konsent rasi 100% (t anpa pengenceran), 50% (pengenceran 2 kali), dan 25% (pengenceran 4 kali) selanjut nya di ujikan pada DSSC dengan lam a perendaman 1 jam pada larut an ant osianin dengan keluaran t egangan t erhadap w akt u (V-t ) selam a 75 m enit . Sepert i t erlihat pada Gam bar 7. dat a t egangan t erhadap w akt u m enunjukan nilai yang berbeda t iap konsent rasi larut an t et api t iap konsent rasi m emiliki nilai yang cenderung konst an baik pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran), 50% (pengenceran 2 kali), m aupun 25% (pengenceran 4 kali).
Gam bar 7. Grafik t egangan t erhadap w akt u dari sel yang t ersensit asi day. -
♦
-konsent rasi 100% (t anpa pengenceran), -■
- konsent rasi 50% (pengenceran 2 kali), dan -▲
-konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
0 20 40 60 80
T e g a n g a n ( m V )
[image:17.595.194.395.77.236.2] [image:17.595.108.481.483.715.2]18
Pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) m enunjukkan nilai t egangan rat a-rat a paling t inggi pada perendam an 1 jam yait u 382 m V, dan pada konsent rasi 50% (pengenceran 2 kali) t eganggan rat a-t ara yang dihasilkan 283 m V, sedangkan pada konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) m enunjukan nilai t egangan rat a-rat a paling rendah sebesar 207 m V.
Nilai t egangan rat a-rat a yang dihasilkan ini sebanding dengan jumlah konsent rasi pada larut an dye ant osianin dim ana sem akin t inggi konsent rasi sem akin t inggi t eranggan yang dihasilkan.
C. Karakt erisasi Arus dan Tegangan
Unt uk m enget ahui kinerja sel surya dilakukan pengukuran karakt erist ik arus t erhadap t egangan (I-V) dengan m ult im et er digit al pada kondisi t ersinari dengan menggunakan sum ber cahaya lam pu Halogen 50 w at t pada jarak 30 cm . Hasil pengujian arus dan t egangan sepert i pada Gam bar 8.
Gam bar 8. Grafik karakt eristik I-V DSSC dengan perbedaan konsent rasi pad perendam an 1 jam . -
♦
-konsent rasi 100% (t anpa pengenceran), -■
- konsent rasi 50%(pengenceran 2 kali), dan -
▲
- konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali).Dari Gam bar 6. Selanjut nya dapat dit ent ukan arus rangkaian pendek (ISC) dan t egangan rangkaian buka (VOC).
[image:18.595.102.508.238.601.2]Berdasarkan perhit ungan yang t elah dilakukan unt uk lam a perendam an 1 jam pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran), 50% (pengenceran 2 kali), dan 25% (pengenceran 4 kali) sepert i yang di sajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Dat a keluaran pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran), 50% (pengenceran 2 kali) dan 25% (pengenceran 4 kali).
Lama Perendaman 1 Jam
100% 50% 25%
VOC (mV) 379 266 181
0 1 2 3 4 5 6
0 200 400
A
ru
s
(
μ
A
)
[image:18.595.187.406.676.757.2]19
ISC
(μA)
5,39 4,8 2,4Dari Tabel 1. dapat dilihat bahw a t egangan keluaran yang dihasilkan DSSC unt uk TiO2
yang direndam dalam cairan ekst rak ant osianin selam a 1 jam pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) m enghasilkan arus dan t egangan keluaran paling besar, sedangakan pada konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) m enunjukan keluaran paling kecil. Ini m em perlihat kan korelasi ant ara arus dan t egangan yang dihasilkan t erhadap konsent rasi larut an dim ana sem akin t inggi konsent rasi larut an m aka sem akin t inggi arusa dan t egangannya.
IV. KESIM PULAN
Dari hasil pem bahasan dapat disim pulkan adanya korelasi ant ara t egangan t erhadap w akt u (V-t ) dan arus t erhadap t egangan (I-V) dengan konsent rasi larut an, dim ana sem akin t inggi konsent rasi larut an m aka t egangan t erhadap w akt u (V-t ) m aupun arus t erhadap t egangan (I-V) yang dihasilkan juga sem akin t inggi. Sehingga unt uk kinerja sel surya yang paling efekt if pada perendam an 1 jam yait u pada konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) dengan keluaran ISC 5,39
A, VOC 379 m V. Sedangkan nilai karakt eristik t erendah berada padakonsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) dengan keluaran yang dihasilkan ISC 2,4
A, VOC 181 m V.DAFTAR PUSTAKA
[1] Akhiruddin M addu, M ahfuddin Zuhri, danIrm ansyah, 2007, Penggunaan Ekst rak Ant osianin Kol M erah sebagai Fot osensit izer pada Sel Surya TiO2 Nanokrist al Tersensit isasi Dye, M akara, Teknologi, Vol. 11 No. 2.
[2] Grät zel, M ichael, 2003, Dye-sensit ized solar cells, Journal of Phot ochem ist ry and Phot obiology C: Phot ochem ist ry Review s 4 (2003) 145-153.
[3] Grät zel, M ichael, 2005. Phot ovolt aic performance and long-t erm st abilit y of dye-sensit ized meosocopic solar cells. C. R. Chim ie 9 (2006) 578–583.
[4] M aya Sukm a Widya Kum ara dan Gont jang Prajit no, 2012. St udi Awal Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan M enggunakan Ekst raksi Daun Bayam (Amarant hus Hybridus L.) sebagai Dye Sensit izer dengan Variasi Jarak Sumber Cahaya pada DSSC. Inst it ut Teknologi Sepuluh Nopem ber: Surabaya.
[5] Prasant a Kum ar Das, Bang Geul, Sang-Bong Choi, Sang-Dong Yoo, Youn-II Park, 2011, Phot osynt hesis-dependent ant hocyanin pigm ent at ion in arabidopsis, Plant Signaling & Behavior 6:1.
[6] Vit riany Ekasari, Gat ut Yudoyono, 2013, Fabrikasi DSSC dengan Dye Ekst rak Jahe M erah (Zingiber Officinale Linn Var. Rubrum ) Variasi Larut an Ti02 Nanopart ikel Berfase Anat ase
20
BAB IV
KESIM PULAN
![Gambar 4. Grafik Rapat Arus-Tegangan (J-V) sel surya DSSC [4] yang bekerja secara normal](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/951597.484648/3.595.91.506.283.584/gambar-grafik-rapat-arus-tegangan-bekerja-secara-normal.webp)
