T1 642008004 Full text

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Pert um buhan jum lah penduduk sert a kem ajuan pem bangunan pada bidang t eknologi, indust ri dan inform asi m em baw a dam pak t erhadap m eningkat nya kebut uhan energi. Hal ini t ent unya akan m enim bulkan perm asalahan baru yait u kekurangan sum ber energi. Sepert i yang diket ahui bahw a selam a ini kebut uhan energi m asih m engandalkan bahan bakar fosil, nam un disisi lain sum ber energi fosil merupakan sum ber energi yang t idak t erbaharukan. Oleh karena it u diperlukan sum ber energi alt ernat if yang dapat m enggant ikan sum ber energi fosil. Sum ber energi alt ernat if yang dapat dijadikan solusi adalah sistem konversi energi yang m em anfaat kan sum ber daya energi t erbarukan, sepert i: energi mat ahari, energi angin, energi air, biom assa, panas bum i [1,2]. Sum ber energi m at ahari jum lahnya sangat lah besar dan m elim pah, m aka sangat m em ungkinkan jika energi m at ahari dijadikan sebagai sum ber energi alt ernat if penggant i energi fosil. Dengan demikian m aka diperlukan sist em yang dapat m engkonversi energi m at ahari m enjadi energi list rik [1,2,3].

Unt uk m engkonversi energi m at ahari m enjadi energi list rik, seorang penelit i bernam a M ichael Grat zel t elah berhasil m engem bangkan sist em sel surya t ersint esa pew arna at au yang dikenal dengan Dye Sensit ized Solar Cel (DSSC). Sist em sel surya DSSC ini m enggunakan pigm en ant osianin dari alam sebagai fot osensit izer sel surya [4,5].

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 ekanism e ant osianin dengan TiO2 [6].

1.3 Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

St rukt ur Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) t erdiri dari sepasang subst rat kaca berlapis TCO (Transparent Conduct ing Oxide) yang berperan sebagai elekt roda dan count er elekt roda. Pada elekt roda dideposisikan lapisan nanokrist al TiO2 berpori sebagai fot oanoda, dan disensit isasi dye ant osianin sebagai fot osensit izer sel surya. Sedangkan unt uk count er elekt roda dilapisi kat alis dengan dideposisi m enggunakan lapisan karbon unt uk m em percepat reaksi redoks. Kedua elekt roda kem udian disusun dengan st rukt ur sandwich dengan dipisahkan oleh elekt rolit redoks (I-/ I3-), sepert i yang t unjukkan pada Gam bar 2 [7,8].

Gam bar 2. Skem a Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) [9] dengan m odifikasi gam bar.

Skem a prinsip kerja dari Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) dit unjukkan pada gam bar 3. Energi fot on diserap oleh dye (D) sehingga elekt ron berpindah dari level energi t erendah (HOM O) ke level energi t ert inggi (LUM O).

D + cahaya D*

Pada keadaan t ereksit asi (D*) dye m enginjeksi elektron m enuju pit a konduksi (conduct ion band/ CB) semi kondukt or TiO2. Kem udian elekt ron t ersebut m elew at i TiO2 m enuju elekt roda ITO dan selanjut nya elekt ron m engalir m enuju elekt roda law an (count er elekt roda) m elalui rangkaian ekst ernal.

3

Selanjut nya elekt ron m asuk kem bali ke dalam sel dan m ereduksi (I+) yang ada pada elekt rolit . Set elah it u dye t eroksidasi (D+) m enerim a elekt ron dari (I3-) dan t ergenerasi kem bali m enjadi (D) [7].

D+ + e- (TiO2) D + TiO2 2

2 D+ + 3I- 2D + I3

-Gam bar 3. Prinsip kerja sel surya nanopart ikel TiO2 t ersensit isasi dye [7] dengan m odifikasi gam bar.

1.4 Karakterist ik Arus-Tegangan Sel Surya DSSC

Pengukuran konversi energi cahaya m enjadi energi list rik digam barkan dalam kurva arus-t egangan (I-V) seperarus-t i pada Gam bar 4.

4

Gam bar 4. m enunjukkan t egangan rangkaian buka at au t egangan open circuit (Voc), t egangan m aksim um (Vmax), arus rangkaian pendek at au arus sort circuit (Isc), dan arus m aksim um (Imax). Tegangan rangkaian buka (Voc) dihasilkan ket ika sel dalam kondisi open circuit sehingga t idak ada arus yang m engalir dalam rangkaian. Sedangkan arus rangkaian pendek (Isc) dihasilkan pada saat sel dalam kondisi sort circuit sehingga arus akan m engalir [3].

1.5 Derajat Keasaman (pH)

pH at au derajat keasam an m erupakan ukuran konsent rasi ion hidrogen yang m enunjukkan keasam an at au kebasaan suat u zat . Besarnya nilai pH bervariasi, yait u dari 1 hingga 14. Larut an yang net ral m em iliki pH bernilai 7, sedangkan larut an asam m em iliki nilai pH

˂ 7, dan

larut an basa m em iliki nilai pH

˃ 7.

Kondisi pH sangat m em pengaruhi st abilit as/ keset im bangan dari larut an ekst rak ant osianin. Larut an ant osianin m em iliki lim a bent uk keset im bangan yang bergant ung pada kondisi pH, yait u kat ion flavilium, basa karbinol, kalkon, basa quinonoidal, dan quinonoidal anionik. Ket ika dalam kondisi pH yang sangat asam , ant osianin m em iliki bent uk kat ion flavilium, dim ana ant osianin berada pada kondisi paling st abil dan paling berw arna. Sedangkan pada pH yang lebih basa, ant osianin akan berw arna kuning (bent uk kalkon), berw arna biru (bent uk quinouid), at au t idak berw arna (basa karbinol) [11].

DAFTAR PUSTAKA

[1].Lidya Pancaningt yas dan Syafsir Akhlus.Peranan Elekt rolit pada Performa Sel Surya Pew arna Tersensitisasi (SSPT). ITS : Surabaya.

[2].Hardeli,dkk. Pembuat an Prot ot ipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) M enggunakan Ubi Jalar Ungu, Wort el dan Kunyit Sebagai Sumber Zat Warna. UNP: Padang.

[3].M aya Sukm a Widya Kum ara dan Gont jang Prajit no, 2012. St udi Aw al 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.

[4].Grät zel, M ichael, 2003. Dye-Sensit ised Solar Cells, journal of Phot ochemist ry and Phot obiology. Vol.4, 145-153.

[5].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.

[6].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.

[7].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

Dye, M akara, Teknologi, Vol. 11 No. 2.

[8].Wilm an Sept ina,dkk., 2007. Pembuat an Prot ot ipe Solar Cell M urah dengan Bahan Organik-Inorganik (Dye-sensit ized Solar Cell). Institut Teknologi Bandung : Bandung.

[9].Sm est ad, G.P., dan Grat zel, M ., 1998. Demonst rat ing elect ron Transfer and Nanot echnology : A Nat ural Dye-Sensit ized Nanocryst alline energy Convert er. J.Chem . Educ., 75, 752-756.

[10]. M arinado,T., 2009. Phot oelect rochemical st udies of dye sensit ized solar cells using organic dyes. Kungliga Tekniska Högskolan : St ockholm .

5

BAB II

STUDI AW AL EKSTRAK ANTOSIANIN STRAW BERRY SEBAGAI

FOTOSENSITIZER DALAM PEM BUATAN PROTOTIPE

DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

M ocham ad Choirul M isbachudin1,2,Suryasat riya Trihandaru1,2, Adit a Sut resno1,2 E-m ail : adit a@st aff.uksw .edu

1

Progam St udi Pendidikan Fisika Fakult as Sains dan M at em at ika 2

Progam St udi Fisika Fakult as Sains dan M at em at ika Universit as Krist en Sat ya Wacana

Jln. Diponegoro No. 52-60 Salat iga

Abstrak-Berbagai penelit ian t elah dikem bangkan guna m encari sum ber energi alt ernat if yang dapat m enjadi solusi penggant i sum ber energi t ak t erbaharukan yang sem akin lam a sem akin m enipis. Sum ber energi alt ernat if t erbaharukan yang sangat m ungkin unt uk dikem bangkan salah sat unya adalah Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) yang m enggunakan pigm en ant osianin sebagai dye sensit izernya. Dalam penelitian ini t elah dilakukan ekst raksi ant osianin st raw berry dengan perbandingan cam puran pelarut ant ara m et anol, asam aset at , dan aquades yang berbeda. Perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades dalam ekst raksi ant osianin st raw berry ini, yait u 20:4:26; 25:4:21 dan 30:4:16. Hasil penelit ian m enunjukkan bahw a perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades yang t erbaik adalah 25:4:21 dengan hasil konsent rasi ant osianin st raw berry t ert inggi yait u sebesar 11,5 m g/ 100 gr. Sedangkan konsent rasi t erendah didapat kan dari cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades dengan perbandingan 30:4:16, yait u dengan hasil konsent rasi ant osianin st raw berry sebesar 6,4 m g/ 100 gr. Dari dat a t ersebut m enunjukkan bahw a perbandingan cam puran pelarut unt uk ekst raksi ant osianin st raw berry yang paling efekt if adalah dengan perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades 25:4:21.

6 I. PENDAHULUAN

Seiring dengan m eningkat nya pert um buhan penduduk sert a peningkat an pem bangunan di bidang t eknologi, indust ri dan inform asi m em buat kebut uhan energi juga akan sem akin m eningkat . Peningkat an ini t ent unya akan m enim bulkan perm asalahan baru yait u kekurangan sum ber energi. Berdasarkan survey yang dilakukan oleh para ahli m engenai m asalah t erbesar yang akan dihadapi m anusia unt uk 50 t ahun m endat ang, t ernyat a energi m enduduki peringkat pert am a [1]. Selam a ini kebut uhan energi list rik m asih m engandalkan bahan bakar fosil dan pem bangkit list rik lainnya, sehingga berdam pak sem akin berkurangnya ket ersedianan sum ber daya energi fosil khususnya m inyak bumi. Nam un disisi lain jumlah cadangan sum ber energi fosil t erus berkurang, sem ent ara proses pem bent ukannya dibut uhkan w akt u yang sangat lam a bahkan bert ahun-t ahun.

Saat ini sem akin gencar dilakukan berbagai penelit ian guna m encari sum ber energi alt ernat if yang dapat m enjadi solusi dari perm asalahan ini. Sist em penyediaan energi list rik yang dapat dijadikan solusi adalah sist em konversi energi yang m em anfaat kan sum ber daya energi t erbarukan, sepert i: energi m at ahari, energi angin, energi air, biom assa, panas bum i [2,3]. Energi m at ahari m erupakan sum ber energi yang t ersedia dalam jumlah yang sangat besar dan m elim pah, sehingga sangat m em ungkinkan unt uk dijadikan sebagai solusi penggant i dari sum ber daya energi fosil.

Seorang penelit i, M ichael Grat zel t elah berhasil m engem bangkan sist em sel surya t ersint esa pew arna ( Dye Sensit ized Solar Cell) [4,5]. Keunggulan dari bio sel surya yang dikem bangkan Grat zel ini diant aranya yait u proses pem buat annya yang m udah dan t idak t erlalu rum it . Selain it u, karena bahan dasarnya banyak t ersedia di pasaran m aka biaya pem buat annya juga relat if m urah [6].

Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) t erdiri dari sepasang subst rat kaca berlapis bahan TCO (Transparent Conduct ing Oxide) yang saling berhadapan. Kaca t ersebut berperan sebagai elekt roda dan count er elekt roda dan dipisahkan oleh elekt rolit redoks yang kem udian disusun dengan st rukt ur sandw ich, sepert i yang dilihat kan pada Gbr. 1. Pasangan redoks yang sering kali digunakan yait u I-/ I3- (iodide/ t riiodide). Pada TCO count er elekt roda dilapisi kat alis berupa lapisan karbon unt uk m em percepat reaksi redoks. Sedangkan pada elekt roda dideposisikan lapisan nanokrist al TiO2 berpori sebagai fot oanoda, sert a disensit isasi dye ant osianin sebagai fot osensit izer [6,7].

7

Pada penelit ian ini dilakukan kajian t erhadap karakt erist ik ekst rak ant osianin st raw berry sebagai fot osensit izer dalam pem buat an prot ot ipe Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC). Ant osianin ini sendiri m erupakan pigmen larut air yang secara alam i t erdapat pada berbagai jenis t um buhan. Pigm en t ersebut akan m em berikan w arna m erah, biru dan ungu pada buah, bunga dan daun yang m asuk dalam klas flavonoids. Senyaw a ant osionin yang paling banyak dit em ukan adalah pelorgonidin (orange), cyanidin (orange-m erah), peonidin (orange-m erah), delphinidin (biru-m erah), pet unidin (biru-m erah) dan malvidin (biru-m erah) [9].

Ant osianin m emiliki st rukt ur kim ia yang t erdiri dari kat ion t ujuh hydroxyflavilium , m olekul ini berfungsi dalam penyerapan cahaya dan m em bent uk w arna seperti dit unjukkan pada Gbr. 2. Ant osianin yang t erbent uk secara alam i m em punyai group hydroxyl (HO-) pada posisi 3 dan selalu t erhubung dengan m olekul glukosa yang dibut uhkan unt uk keset im bangan t erm al dan posisi 5 t erdapat sat u at au lebih group hydroxyl at au m et hoxy (CH3O-) pada cincin B. Ragam w arna yang diperlihat kan oleh ant osianin t ergant ung pada nom or dan posisi dari gugusan yang ada [9].

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 ekanisme ant osiani dengan TiO2 [9].

II. M ETODOLOGI A. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah buah st raw berry, sedangkan bahan kim ia yang digunakan yait u m et hanol, asam aset at , aquades, KCL, CH3CO2Na.3H2O, HCL.

Alat yang digunakan unt uk ekst raksi adalah erlenm eyer, beaker glass, pipet , m ort ar, pisau, kert as saring, corong, alum unium foill, kert as t isu, t im bangan digit al, gelas ukur. Sedangkan alat yang digunakan unt uk analisa adalah kuvet , pipet ukur, pH Indikat or Acilit , Spekt rofot om et er UV-Vis Opt izen 2120 UV.

B. Ekst raksi Antosianin St rawberry

8

selam a 24 jam , ekst rak ant osianin disaring dengan m enggunakan kert as saring (filt er) dan dim asukkan ke dalam bot ol gelap at au bot ol yang t elah dilapisi dengan alum unium foil. Dengan cara yang sam a, ekst raksi dilakukan lagi sebanyak 2 kali dengan m enggunakan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades dengan perbandingan m asing-m asing 50:8:42 dan 60:8:32. Ekst raksi dilakukan sebanyak 3 kali dengan perbandingan cam puran pelarut yang berbeda-beda dengan t ujuan agar m endapat kan cam puran pelarut yang t erbaik unt uk ekst raksi ant osianin st raw berry.

C. Analisa Ekst raksi Antosianin St raw berry dengan Spekt rofotomet er UV-Vis

Ekst rak ant osianin st raw berry kem udian diuji spekt rum absorpsinya dengan m enggunakan Spekt rofot om et er UV-Vis. Larut an hasil ekst raksi ant osianin st raw berry yang t elah didapat di m asukkan dalam kuvet dan diukur spekt rum serapan opt iknya dengan spekt rofot om et er UV-Vis pada panjang gelom bang (w avelengt h) 400-700 nm.

Gbr. 3. Hasil ekst rak ant osianin st raw berry

Berdasarkan hasil pengukuran yang t elah dilakukan t erhadap ekst rak ant osianin st raw berry dengan m enggunakan spekt rofot om et er UV-Vis, m aka didapat kan spekt rum serapan dari ekst rak ant osianin st raw berry dengan berbagai perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades. Unt uk perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades 20:4:26 (sam pel 1), t erlihat bahw a spekt rum serapan m aksim um ekst rak ant osianin st raw berry t erlet ak pada pan

jang gelombang (λ

max) 510 nm dengan absorbansi sebesar 2,7959. Kem udian unt uk hasil pengukuran ekst rak ant osianin dengan perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades 25:4:21 (sam pel 2), t erlihat bahw a spekt rum serapan m aksim um ekst rak ant osianin st raw berry t erlet ak pada panjang gelom bang

(λ

max) 510 nm dengan absorbansi sebesar 3,1549. Sedangkan unt uk hasil pengukuran ekst rak ant osianin dengan perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades 30:4:16 (sam pel 3), diket ahui bahw a spekt rum serapan m aksim um ekst rak ant osianin

strawberry terletak pada panjang gelombang (λ

max) 510 nm dengan absorbansi sebesar 1,9747.

III. HASIL DAN PEM BAHASAN

A. Analisa Konsent rasi Antosianin St rawberry dengan Spekt rofotomet er UV-Vis

9

Unt uk pengukuran jumlah konsent rasi ant osianin dilakukan dengan cara m engam bil beberapa m ililit er larut an ekst rak ant osianin, yang kem udian diencerkan dengan larut an pH 1.0 dan pH 4.5. Larut an pH 1.0 dibuat dengan cam puran 1,86 gram KCL dan 980 m l aquades, yang selanjut nya diukur dan diat ur pH nya dengan larut an HCL sehingga didapat kan larut an pH 1.0. Unt uk pH 4.5 dibuat dengan cam puran 54,43 gram CH3CO2Na.3H2O dan 980 m l aquades, kem udian diukur dan diat ur pH nya dengan larut an HCL sehingga didapat kan larut an pH 4.5. Set elah larut an ant osianin diencerkan dengan larut an pH 1.0 dan pH 4.5 kem udian diukur dengan spekt rofot om et er UV-Vis pada panjang gelom bang 400-700. Hasil pengukuran unt uk pengenceran dengan larut an pH 1.0 sepert i dit unjukkan pada Gbr. 5.

Gbr. 4. Hasil pengenceran ekst rak ant osianin st raw berry dengan pengenceran pH 1.0

Gbr. 5. Spekt rum absorbansi ekst rak ant osianin st raw berry dengan pengenceran pH 1.0. (1). sam pel 1, (2). sam pel 2, (3). sam pel 3.

Sedangkan hasil pengukuran unt uk pengenceran dengan larut an pH 4.5 sepert i dit unjukkan pada Gbr. 7.

Gbr. 6. Hasil pengenceran ekst rak ant osianin st raw berry dengan pengenceran pH 4.5

400

500

600

700

0

0.5

1

1.2

Wavelength (nm)

A

b

s

1

2

10

Gbr. 7. Spekt rum absorbansi ekst rak ant osianin st raw berry dengan pengenceran pH 4.5. (1). sam pel 1, (2). sam pel 2, (3). sam pel 3.

Dat a hasil pengukuran spekt rofot om et er UV-Vis selanjut nya dianalisa dengan perum usan yang digunakan oleh Giust i et .al. [11] sehingga didapat kan jum lah konsent rasi ant osianin yang t erkandung dalam larut an. Dari hasil perhit ungan m enunjukkan bahw a perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades yang t erbaik unt uk ekst raksi ant osianin st raw berry adalah 25:4:21, dengan hasil konsent rasi ant osianin st raw berry t ert inggi yait u sebesar 11,5 m g/ 100 gr. Unt uk perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades 20:4:26 m enghasilkan konsent rasi ant osianin st raw berry sebesar 10,25 m g/ 100 gr. Sedangkan konsent rasi t erendah didapat kan dari cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades dengan perbandingan 30:4:16, yait u dengan hasil konsent rasi ant osianin st raw berry sebesar 6,4 m g/ 100 gr. Dari dat a t ersebut m enunjukkan bahw a perbandingan cam puran pelarut unt uk ekst raksi ant osianin st raw berry yang paling efekt if adalah dengan perbandingan cam puran pelarut m etanol, asam aset at , dan aquades 25:4:21.

B. Analisa Ekst rak Antosianin dengan Sel Surya

11

Gbr. 9. Hubungan Tegangan t erhadap Wakt u

Dari grafik hubungan ant ara t engangan t erhadap w akt u, t erlihat bahw a ket iga sam pel yang diujikan pada sel surya mem iliki t egangan keluaran yang berbeda-beda. Pengujian t erhadap sam pel 1, didapat kan t egangan rat a-rat a sebesar 420,1 m V. Unt uk pengujian t erhadap sam pel 2 menghasilkan t egangan rat a-rat a paling t inggi yait u sebesar 516,6 m V. Sedangkan pengujian t erhadap sam pel 3 m enghasilkan t egangan rat a-rat a paling rendah yait u sebesar 271,3 m V.

IV. KESIM PULAN

Dari hasil penelit ian dapat disim pulkan bahw a ekst raksi ant osianin st raw berry m enggunakan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades dengan perbandingan 25:4:21 dapat m enghasilkan konsent rasi ant osianin yang paling baik yait u sebesar 11,5 m g/ 100 gr. Set elah dilakukan pengujian pada solar sel unt uk ekst rak ant osianin st raw berry dengan konsent rasi 11,5 m g/ 100 gr m enghasilkan t egangan rat a-rat a sebesar 516,6 m V. Hasil pengujian t erhadap ekst rak ant osianin dengan Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) t ersebut m enunjukkan bahw a sem akin t inggi konsent rasi ant osianin, m aka sem akin t inggi pula t egangan keluaran yang dihasilkan.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Pengembangan Energi Terbarukan Sebagai Energi Adit if di Indonesia.htt p:/ / w w w.elekt roindonesia.com / elekt ro/ energi5a.ht ml.

[2]. Lidya Pancaningt yas dan Syafsir Akhlus. Peranan Elekt rolit pada Performa Sel Surya Pew arna Tersensitisasi (SSPT). ITS : Surabaya.

[3]. Hardeli,dkk. Pembuatan Protot ipe Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) M enggunakan Ubi Jalar Ungu, Wort el dan Kunyit Sebagai Sumber Zat Warna. UNP: Padang.

12

[5]. Grät zel, M ichael, 2005. Photovoltaic performance and long-t erm stabilit y of dye-sensitized meosocopic solar cells. C. R. Chim ie 9 (2006) 578–583.

[6]. Akhiruddin M addu, M ahfuddin Zuhri, dan Irm ansyah, 2007. Penggunaan Ekst rak Antosianin Kol M erah sebagai Fotosensitizer pada Sel Surya TiO2 Nanokristal

Tersensit isasi Dye, M akara, Teknologi, Vol. 11 No. 2.

[7]. Sm estad, G.P., dan Grat zel, M ., 1998. Demonst rat ing elect ron Transfer and Nanot echnology : A Nat ural Dye-Sensitized Nanocrystalline energy Convert er. J.Chem . Educ., 75, 752-756.

[8]. Wilm an Sept ina,dkk., 2007. Pembuatan Protot ipe Solar Cell M urah dengan Bahan Organik-Inorganik (Dye-sensitized Solar Cell). Institut Teknologi Bandung : Bandung.

[9]. 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.

[10]. 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.

13

BAB III

PEM BUATAN PROTOTIPE

DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

DENGAN

M EM ANFAATKAN EKSTRAK ANTOSIANIN STRAW BERRY

M ocham ad Choirul M isbachudin1,2, Suryasat riya Trihandaru1,2, 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 pem buat an prot ot ipe Dye Sensit ized Solar Cell(DSSC) dengan fot osensitizer ekst rak ant osianin st raw berry. Sel surya t ersensit isasi dye ini t erdiri dari sepasang subst rat kaca yang t elah dilapisi oleh TCO (Transparent Conduct ing Oxide) yang saling berhadapan. Kaca t ersebut berperan sebagai elekt roda dan count er elekt roda dan dipisahkan oleh elekt rolit redoks (I-/ I3

-) yang kem udian disusun dengan st rukt ur sandw ich. Pada elekt roda dideposisikan lapisan nanokrist al TiO2 berpori sebagai fot oanoda, sert a disensit isasi dye ant osianin sebagai fot osensit izer sel surya. Sedangkan pada count er elekt roda dilapisi dengan lapisan karbon. Ekst raksi ant osianin st raw berry dilakukan dengan m enggunakan perbandingan cam puran pelarut m et anol, asam aset at , dan aquades (25:4:21). Pada penelit ian ini dilakukan perendam an sel dalam larut an dye ant osianin dengan konsent rasi yang berbeda-beda, m asing-m asing 100% (larut an yang t idak diencerkan), 50% (larut an yang diencerkan 2 kali), dan 25% (larut an yang diencerkan 4 kali). Pengujian sel surya dilakukan dengan penyinaran m enggunakan lam pu halogen 50 Wat t pada jarak 30 cm . Hasil pengujian sel-sel t ersebut m enunjukkan bahw a konsent rasi larut an dye ant osianin berpengaruh t erhadap keluaran dari sel surya. Sem akin t inggi konsent rasi larut an dye ant osianin m aka t egangan dan arus keluaran sel surya akan sem akin besar.

14 D. PENDAHULUAN

Dew asa ini di Indonesia m aupun dunia sedang gencar dilakukan berbagai penelit ian guna m encari sum ber energi alt ernat if sebagai penggant i energi fosil. Sepert i yang diket ahui bahw a jum lah energi m at ahari sangat lah besar dan melim pah. Dengan jum lahnya yang sangat besar dan m elim pah, m aka sangat m em ungkinkan jika energi m at ahari dijadikan sebagai sum ber energi list rik alt ernat if penggant i energi fosil. Unt uk m ew ujudkannya m aka perlu dikem bangkan sist em yang dapat m engkonversi energi m at ahari m enjadi energi list rik [4,5,6].

Sebagai sist em yang dapat m engkonversi energi m at ahari m enjadi energi list rik, seorang penelit i yang bernam a M ichael Grat zel t elah berhasil m engem bangkan sist em sel surya t ersint esa pew arna at au yang dikenal dengan Dye Sensit ized Solar Cel (DSSC). Sist em sel surya yang dikem bangkan Grat zel ini m enggunakan pigm en ant osianin dari alam sebagai fot osensit izer sel surya [2,3].

Pada penelit ian ini dilakukan kajian t erhadap pem buat an prot ot ipe Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) dengan m em anfaat kan ekst rak ant osianin st raw berry sebagai dye sensit izernya. Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) ini t erdiri dari sepasang subst rat kaca berlapis bahan TCO (Transparent Conduct ing Oxide) yang saling berhadapan. Kaca t ersebut berperan sebagai elekt roda dan count er elekt roda dan dipisahkan oleh elekt rolit redoks yang kem udian disusun dengan st rukt ur sandw ich, sepert i yang dilihat kan pada gam bar 1. Pasangan redoks yang sering kali digunakan yait u I-/ I3

(iodide/ t riiodide). Pada TCO count er elekt roda dilapisi kat alis berupa lapisan karbon unt uk m em percepat reaksi redoks. Sedangkan pada elekt roda dideposisikan lapisan nanokrist al TiO2 berpori sebagai fot oanoda, sert a disensit isasi dye ant osianin sebagai fot osensit izer [1,9].

Gam bar 1. Skem a Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) [8] dengan m odifikasi gam bar.

15

Selanjut nya elekt ron m asuk kem bali ke dalam sel dan m ereduksi (I+) yang ada pada elekt rolit . Set elah it u dye t eroksidasi (D+) m enerim a elekt ron dari (I3

-) dan t ergenerasi kem bali m enjadi (D) [1].

D+ + e- (TiO2) D + TiO2

2 D+ + 3I- 2D + I3 -

Gam bar 2. Prinsip kerja sel surya nanopart ikel TiO2 t ersensit isasi dye [1].

II. M ETODOLOGI PENELITIAN 1. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah buah st raw berry, subst rat kaca berlapis TCO (Transparent Conduct ing Oxide), Tit anium dioxide (TiO2), aset on, m et anol, asam aset at , aquades, Pot assium Iodide (KI), Iodine (I2), Polyet hylene Glycol (PEG).

Alat yang digunakan ant ara lain adalah m ult im et er digit al, cerm et , M agnet ic St irrer, isolat ipe, pensil, erlenmeyer, beaker glass, pipet , m ort ar, pisau, kert as saring, corong, alum unium foill, kert as t isu, t im bangan digit al, gelas ukur.

2. Preparasi Elektroda TiO2

16

Gam bar 3. Skem a Deposisi TiO2 pada Kaca TCO.

3. Ekstraksi Dye Antosianin

Buah st raw berry yang m asih segar dit im bang sebanyak 40 gram dan dit um buk dengan m ort ar sam pai halus. Kem udian dim asukkan dalam erlenm eyer dan selanjut nya direndam dengan cam puran pelarut 50 m l m et anol, 8 m l asam aset at , dan 42 m l aquades selam a 24 jam . Selam a ekst raksi dilakukan erlenm eyer dilapisi dengan alum unium foil. Set elah disim pan selam a 24 jam , ekst rak ant osianin disaring dengan m enggunakan kert as saring (filt er) dan dim asukkan ke dalam bot ol gelap at au bot ol yang t elah dilapisi dengan alum unium foil [1].

4. Preparasi Elektrolit

Pem buat an elekt rolit t erdiri dari 8,30 gr Pot assium Iodide (KI) dan 1,26 gr Iodine (I2) yang kem udian dilarut kan dalam 100 m l Polyet hylene Glycol (PEG). Selanjut nya larut an elekt rolit t ersebut diaduk dengan m enggunakan magnet ic st irrer. Larut an elekt rolit yang sudah jadi kem udian disim pan dalam bot ol berw arna gelap at au bot ol yang t elah dlapisi dengan alum unium foil.

5. Preparasi Elektroda Karbon

Kaca berlapis TCO diukur resist ansiya dengan m enggunakan m ult im et er digit al. Kem udian diarsir dengan m enggunakan pensil 8b. Selanjut nya kaca t ersebut dibakar dengan m enggunakan api lilin hingga t erbent uk lapisan karbon [5,6].

6. Pembuatan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

17

Gam bar 4. St rukt ur sandw ich DSSC

7. Karakterisasi Dye Sensitized SolarCell (DSSC)

Sel surya yang t elah dibuat kem udian diukur arus dan t egangannya (I-V) dengan m enggunakan m ult im et er digit al unt uk m enganalisis karakt erist ik hasil keluaran dari sel surya. Pengukuran dilakukan dengan m enggunakan sum ber cahaya lam pu halogen 50 Wat t pada jarak 30 cm . Unt uk m engat ur arus keluaran pada sel surya maka dipasang pot ensiom et er (cerm et ) pada rangkaian pengukur (Gam bar 5).

Gam bar 5. Rangkaian pengukuran DSSC [8] dengan m odifikasi gam bar.

III. HASIL DAN PEM BAHASAN

1.

Karakterist ik Absorbansi Ekstrak Antosianin Straw berry

18

Gam bar 6. Spekt rum absorbsi ekst rak ant osianin st raw berry dengan konsent rasi a. 100% (t anpa pengenceran), b. 50% (pengenceran 2 kali), dan c. 25% (pengenceran 4 kali).

Dari hasil pengukuran spekt rum absorbsi m em perlihat kan bahw a ket iga larut an m em iliki absorbansi yang berbeda-beda. Larut an (a) dengan konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) m em ilki absorbansi paling besar, sedangkan larut an (c) dengan konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) m emiliki absorbansi paling rendah. M asing-m asing larut an m emiliki panjang gelom bang m aksim um 510 nm . Hasil t ersebut m enunjukkan bahw a ekst rak ant osianin st raw berry m enyerap spekt rum hijau (500-560 nm ).

2.

Karakterist ik Arus dan Tegangan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

Sel surya DSSC yang sudah jadi diuji karakt erist ik arus dan t egangannya (I-V) dengan m ult imet er digit al. Pengujian dilakukan dengan m enggunakan sum ber cahaya lam pu halogen 50 Wat t pada jarak 30 cm . Hasil pengujian m asing-m asing sel surya dengan m enggunakan sum ber cahaya lam pu halogen disajikan dengan grafik hubungan arus t erhadap t egangan sepert i pada gam bar 7.

Gam bar 7. Hubungan Arus t erhadap Tegangan

19

Sedangkan unt uk sel surya yang direndam dalam ekst rak ant osianin dengan konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) m enghasilkan arus dan t egangan keluaran paling rendah, yait u Isc sebesar 7,2 µA dan Voc sebesar 373 m V.

3.

Karakterist ik Hubungan Tegangan terhadap Waktu Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

Berdasarkan pengujian sel surya dengan m enggunakan sum ber cahaya lam pu halogen, didapat kan hubungan t egangan t erhadap w akt u yang dit unjukkan pada gam bar 8.

Gam bar 8. Hubungan Tegangan t erhadap Wakt u

Dari grafik hubungan ant ara t engangan t erhadap w akt u (Gam bar 8), t erlihat bahw a ket iga sel surya m em iliki t egangan keluaran yang berbeda-beda. Pengujian t erhadap sel surya yang direndam dalam larut an dengan konsent rasi 100% (t anpa pengenceran) m enghasilkan t egangan rat a-rat a paling besar, yait u sebesar 595,6 m V. Kem udian unt uk pengujian t erhadap sel surya yang direndam dalam larut an dengan konsent rasi 50% (pengenceran 2 kali) m enghasilkan t egangan rat a-rat a sebesar 423,8 m V. Sedangkan pengujian sel surya yang direndam dalam larut an dengan konsent rasi 25% (pengenceran 4 kali) m enghasilkan t egangan rat a-rat a sebesar 392,6 m V.

IV. KESIM PULAN

Dalam penelit ian ini t elah dilakukan kajian sert a fabrikasi Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) dengan m em anfaat kan ekst rak ant osianin st raw berry sebagai dye sensit izer. Hasil karakt erisasi arus dan t egangan sel surya m enunjukkan bahw a perendam an sel dalam ekst rak ant osianin dengan konsent rasi 100% (larut an yang t idak diencerkan) m enghasilkan arus rangkaian pendek (Isc) paling besar, yait u 19 µA dan t egangan rangkaian buka (Voc) sebesar 576 m V. Unt uk karakt erisasi hubungan t egangan t erhadap w akt u m enunjukkan bahw a sel yang direndam dalam ekst rak ant osianin dengan konsent rasi 100% (larut an yang t idak diencerkan) m enghasilkan t egangan rat a-rat a yang paling besar yait u sebesar 595,6 m V.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Akhiruddin M addu, M ahfuddin Zuhri, dan Irm ansyah, 2007. Penggunaan Ekst rak Antosianin Kol M erah sebagai Fotosensitizer pada Sel Surya TiO2 Nanokristal

Tersensit isasi Dye, M akara, Teknologi, Vol. 11 No. 2

20

[3]. Grät zel, M ichael, 2005. Photovoltaic performance and long-t erm stabilit y of dye-sensitized meosocopic solar cells. C. R. Chim ie 9 (2006) 578–583.

[4]. Hardeli,dkk. Pembuatan Protot ipe Dye Sensit ized Solar Cell (DSSC) M enggunakan Ubi Jalar Ungu, Wort el dan Kunyit Sebagai Sumber Zat Warna. UNP: Padang.

[5]. Lidya Pancaningt yas dan Syafsir Akhlus. Peranan Elekt rolit pada Performa Sel Surya Pew arna Tersensitisasi (SSPT). ITS : Surabaya.

[6]. 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.

[7]. M . M onica Giust i and Ronald E. Wrolstad, 2001.Charact erizat ion and M easurement of Ant hocyanin by UV-Visible Spect roscopy. Current Prot ocols in Food Analyt ical Chemist ry.

[8]. Sm estad, G.P., dan Grat zel, M ., 1998. Demonst rat ing elect ron Transfer and Nanot echnology : A Nat ural Dye-Sensitized Nanocrystalline energy Convert er. J.Chem . Educ., 75, 752-756.

21

BAB IV

KESIM PULAN