PENGARUH PENCAMPURAN DYE ALAMI ANTOSIANIN, KURKUMIN, DAN KLOROFIL TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC).

(1)

ii

PENGARUH PENCAMPURAN

DYE

ALAMI

ANTOSIANIN, KURKUMIN, DAN KLOROFIL

TERHADAP KINERJA

DYE SENSITIZED SOLAR CELL

(DSSC)

Disusun oleh :

MAYA DWI FISTIANI

M0213055

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul

“PENGARUH PENCAMPURAN DYE ALAMI TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan telah ditulis di bagian ucapan terima kasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta, Maret 2017

(5)

vi MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum sampai mereka

mengubah keadaan diri mereka sendiri”

(6)

vii

PERSEMBAHAN

Karya ini saya persembahkan untuk :

1. Bapak, Ibu, dan keluarga besar atas segala bentuk dukungan dan doa yang telah diberikan kepada penulis.

2. Keluarga besar Material Research Group

(7)

viii

Pengaruh Pencampuran Dye Alami Antosianin, Kurkumin, dan Klorofil

terhadap Kinerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

MAYA DWI FISTIANI

Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian ini mengkaji pengaruh pencampuran dye alami terhadap kinerja DSSC. Pencampuran dye bertujuan untuk memperlebar daerah serapan dye alami. Dye yang digunakan adalah antosianin, kurkumin, dan klorofil. Antosianin diekstraksi dari kol merah, kurkumin dari kunyit, sedangkan klorofil dari daun bayam. Komposisi dye campuran divariasikan dengan perbandingan volume larutan antosianin:kurkumin dan antosianin:klorofil masing-masing 25%:75%, 50%:50%, dan 75%:25%. Karakterisasi sifat optik dan fotovoltaik I-V diukur menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan KeithleyI-V meter. Hasil karakterisasi UV-Vis menunjukkan bahwa campuran dye memiliki serapan panjang gelombang yang lebih lebar dibandingkan dengan dye tunggal. Hasil karakterisasi I-V menunjukkan bahwa campuran antosianin-kurkumin dapat meningkatkan efisiensi DSSC pada perbandingan 25%:75% dengan efisiensi sebesar 0,07%. Campuran antosianin-klorofil belum mampu meningkatkan efisiensi DSSC karena penurunan absorbansi yang cukup drastis.

(8)

ix

The Effect of Anthocyanin, Curcumin, and Chlorophyll Natural Dyes

Mixture on The Performance of Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)

MAYA DWI FISTIANI

Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret University

ABSTRACT

This research investigated the effect of natural dyes mixture on the performance of DSSC. The dyes mixture aim to widen the light absorption region of natural dye. The natural dyes were used from anthocyanin, curcumin, and chlorophyll. The anthocyanin extracted from red cabbage, curcumin from turmeric, and chlorophyll from spinach leaves. The composition variations of anthocyanin:curcumin and anthocyanin:chlorophyll dyes mixture by volume ratios of 25%:75%, 50%:50%, and 75%:25%, respectively. The optical properties and photovoltaic I-V characteristic were characterized using UV-Vis spectrophotometer and Keithley I-V meter. The absorption spectra showed that the dyes mixture had wider absorption wavelength than to one dye. I-V characteristic showed that anthocyanin-curcumin mixture dyes enhaced the efficiency of DSSC at a volume rasio 25%:75% with efficiency 0,07%. The dyes mixture of anthocyanin-chlorophyll mixture did not enhance DSSC efficiency because of absorbance decreasing drastically.

(9)

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains. Skripsi ini memuat hasil penelitian yang telah penulis lakukan terkait pengembangan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan judul “PENGARUH PENCAMPURAN DYE ALAMI TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)”.

Dalam penyusunan maupun penulisan Skripsi ini tidak terlepas dari peran serta dari berbagai pihak, maka dari itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu, ayah, dan adik yang telah memberikan doa, motivasi, dan

dukungannya.

2. Simbah Tukiyem dan Sinem yang telah memberikan doa dan dukungan. 3. Kakakku, Ita Fistifa Ekawati, yang telah memberikan doa, motivasi, dan

saran dalam penulisan Skripsi ini.

4. Ibu Dr. Yofentina Iriyani, S.Si., M.Si. selaku pembimbing akademik yang telah membimbing, memotivasi, dan memberikan arahan.

5. Bapak Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si. selaku pembimbing pertama yang senantiasa memberikan dukungan, bimbingan, dan saran dalam proses awal hingga pengerjaan Skripsi ini berakhir.

6. Bapak Dr. Agus Supriyanto, S.Si., M.Si. selaku pembimbing kedua yang telah memberikan dukungan dan bimbingan dalam pengerjaan Skripsi ini. 7. Mbak Dinasti, Mbak Endang, Anggit, Sistha, dan rekan-rekan Material Research Group lainnya yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam proses penelitian.

8. Mbak Nor Shalina, Naila, Luluk, serta teman-teman seperjuangan Entitas Mahasiswa Fisika 2013 (EMF’13) yang senantiasa memberikan doa, dukungan, semangat, dan bantuan.

(10)

xi

bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya di bidang sel surya DSSC.

Surakarta, Maret 2017

(11)

xii PUBLIKASI

Sebagian Skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENCAMPURAN DYE

ALAMI ANTOSIANIN, KURKUMIN, DAN KLOROFIL TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” telah dipublikasikan pada Jurnal Fisika dan Aplikasinya (JFA) edisi Januari 2017 Volume 13 Nomer 1 dengan

judul jurnal “Pengaruh Komposisi Campuran Antosianin-Klorofil sebagai

(12)

xiii

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1. Latar Belakang Masalah ...1

1.2. Batasan Masalah ...2

1.3. Rumusan Masalah ...3

1.4. Tujuan Penelitian ...3

1.5. Manfaat Penelitian ...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...4

2.1. Sel Surya ...4

2.2. Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) ...4

2.2.1. Struktur DSSC ...4

2.2.2. Mekanisme Kerja DSSC ...5

2.2.3. Material DSSC ...6

2.2.3.1. Substrat ...6

2.2.3.2. Semikonduktor TiO2 ...6

(13)

xiv

2.2.3.4. Kurkumin sebagai Dye ...8

2.2.3.5. Klorofil sebagai Dye ...9

2.2.3.6. Elektrolit ...11

2.2.3.7. Elektroda Lawan ...11

2.3. Metode Spin Coating ...12

2.4. Karakterisasi DSSC ...13

2.4.1. Karakterisasi Ultraviolet Visible (UV-Vis) ...13

2.4.2. Karakterisasi Arus – Tegangan (I-V) ...13

BAB III METODE PENELITIAN ...16

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ...16

3.2. Alat dan Bahan ...16

3.2.1. Alat yang Akan Digunakan dalam Penelitian ...16

3.2.2. Bahan yang Akan Digunakan dalam Penelitian ...17

3.3. Prosedur Penelitian ...17

3.3.1. Preparasi Substrat ...19

3.3.2. Pembuatan Pasta TiO2 dan Deposisi Lapisan TiO2 ...20

3.3.2.1. Pembuatan Pasta TiO2 ...20

3.3.2.2. Deposisi Lapisan TiO2 ...20

3.3.3. Ekstraksi Dye...21

3.3.3.1. Ekstraksi Antosianin ...21

3.3.3.2. Ekstraksi Kurkumin ...21

3.3.3.3. Ekstraksi Klorofil ...22

3.3.4. Absorpsi Larutan Dye ke Lapisan TiO2...23

3.3.5. Karakterisasi UV-Vis ...23

3.3.6. Deposisi Platina pada Elektroda Lawan ...24

3.3.7. Assembly DSSC ...24

3.3.8. Karakterisasi I-V ...25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...26

1.1.Karakteristik Optik ...26

1.1.1. Absorbansi Dye Campuran Antosianin-Kurkumin ...26

(14)

xv

1.2.Karakteristik Listrik ...29

1.2.1. Karakteristik I-V DSSC dengan Dye Campuran Antosianin- Kurkumin ...29

1.2.2. Karakteristik I-V DSSC dengan Dye Campuran Antosianin- Klorofil ...31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...33

DAFTAR PUSTAKA ...34

(15)

xvi

DAFTAR TABEL

(16)

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Mekanisme kerja DSSC ...5

Gambar 2.2. Struktur kimia antosianin ...7

Gambar 2.3. Struktur kimia antosianin pada berbagai pH ...7

Gambar 2.4. Absorbansi antosianin ...8

Gambar 2.5. Struktur kimia kurkumin ...8

Gambar 2.6. Struktur kurkumin pada berbagai kondisi ...9

Gambar 2.7. Absorbansi kurkumin ...9

Gambar 2.8. Struktur kimia klrorofil ...10

Gambar 2.9. Bentuk turunan klorofil karena degradasi ...10

Gambar 2.10. Absorbansi klorofil ...11

Gambar 2.11. Tahap-tahap proses spin coating ...12

Gambar 2.12. Karakteristik I-V sel surya saat penyinaran ...14

Gambar 3.1. Alur penelitian ...18

Gambar 3.2. Substrat berupa kaca FTO ...19

Gambar 3.3. Alat ultrasonic cleaner ...19

Gambar 3.4. Proses stirring pasta TiO2 ...20

Gambar 3.5. Pola pelapisan TiO2 pada substrat kaca FTO ...20

Gambar 3.6. Proses ekstraksi dye antosianin (a) Proses penyaringan ...21

(b) Proses evaporasi dengan rotary evaporator ...21

Gambar 3.7. Proses ekstraksi dye kurkumin (a) Proses penyaringan ...22

(b) Proses evaporasi dengan rotary evaporator ...22

Gambar 3.8. Proses ekstraksi dye kurkumin (a) Proses penyaringan ...22

(b) Alat rotary evaporator ...22

Gambar 3.9. UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25...23

Gambar 3.10. Pola pelapisan karbon pada elektroda lawan ...24

(17)

xviii

Gambar 3.12. Keithley I-V Meter 2602A ...25 Gambar 4.1. Absorbansi campuran larutan dye antosianin-kurkumin ...26 Gambar 4.2. Absorbansi campuran larutan dye antosianin-klorofil ...27 Gambar 4.3. Karakteristik I-V DSSC dengan campuran dye antosianin-

kurkumin ...29 Gambar 4.4. Karakteristik I-V DSSC dengan campuran dye antosianin-

(18)

xix

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan