N Y O M A N W E N D R I , S . S I , M . S I ( N I D N : 0 0 3 1 1 2 6 5 1 1 ) D R . I R . H E R Y S U Y A N T O , M T . ( N I D N : 0 0 2 1 0 4 6 3 0 2 )
PENGARUH PANJANG GELOMBANG GAHAYA TERHADAP EFISIENSI DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) DARI
BUAH SALAK
LATAR BELAKANG Energi listrik
Salah satu energi yang sangat dibutuhkan oleh manusia untuk menjalankan kehidupannya
Sekitar 70 % Sumber energi listrik berasal dari sumber bahan Fosil yang mana cadangannya semakin menurun Solusinya menggunakan sumber baru dan terbarukan (renewable) yaitu yang
berasal dari bahan organik → salah
satunya buah-Salak
Molekul dye (Antosianin) dalam buah Salak berfungsi menyerap cahaya tampak dan
menghasilkan pasangan elektron-hole Sehingga Antosianin memegang peranan penting pada sel surya sebagai sensitizer
→ Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
Sel surya (DSSC) adalah suatu perangkat yang memiliki kemampuan mengubah energi
cahaya matahari (photon) menjadi energi
listrik
TUJUAN
Berapa efisiensi dye alami buah salak (salacca zalacca) dalam (DSSC) dan pengaruhnya terhadap panjang gelombang sumber cahaya ?
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakteristik antosianin dari buah salak sebagai bahan dasar sel surya (Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)) dan efisiennya
Rumusan Masalah
Metode Penelitian
Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Ekstrak Dye
Pembuatan Pasta TiO2 Deposisi Lapisan Tipis TiO2
Preparasi lapisan elektronik
Analisis data
(Uji karakteristik DSSC, Uji karakteristik optik dan energi ) Preparasi lapisan karbon
Preparasi deposisi lapisan tipis karbon
Fabrikasi DSSC
Alur Penelitian pembuatan sel Surya dengan bahan
buah salak
HASIL PENELITIAN
Menentukan Ketebalan Lapisan TiO2dan Lapisan Antosianin dengan Menggunakan Mikroskop
Pada penelitian telah dilakukan kajian kajian tentang Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) menggunakan daging buah salak (Salacca Zalacca) sebagai pewarna alami berbasis anthosianin. Pertama-tama ketebalan kaca ITO yang telah dilapisi TiO2 sebelum direndam diukur pada bagian bawah dan bagian atas dan kaca ITO yang telah dilapisi TiO2 dengan menggunakan mikroskop, seperti terlihat pada Gambar1
Gambar 4.1 Ketebalan lapisan TiO2 sebelum direndam (a) bagian bawah dan (b) bagian atas. c, d, e lapisan TiO2 bagian atas yang direndam 6 jam, 12 jam dan 24 jam
a b c d e
KARAKTERISTIK LIBS
Unsur Ti pada lapisan TiO2 diperlihatkan pada Gambar 4.3.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
496 498 500 502 504 506 508
Intensitas Unsur (au)
Panjang Gelombang (nm)
Gambar 4.3 Unsur Ti yang terdapat dalam bahan TiO2 pada daerah panjang gelombang 496-508 nm
Unsur
Panjang gelombang
(nm)
Intensitas Unsur (au)
Ti
498,03 1318,5 498,96 1227,5
501,29 1150
503,49 1076,5
506,32 594
Tabel 4.2Hasil Perekaman Panjang Gelombang dan Intensitas Unsur Ti pada TiO2
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan pada LIBS maka dalam sampel TiO2 didapatkan unsur Ti pada panjang gelombang 498,03 nm memiliki intensitas unsur maksimum yaitu 1318,5 au
Unsur O yang terdapat pada lapisan TiO2
200 250 300 350 400 450 500
770 780 790 800 810 820 830 840 850
Intensitas Unsur (au)
Panjang Gelombang (nm)
Unsur
Panjang gelombang
(nm)
Intensitas Unsur (au)
O
777,45 496
777,42 493
777,54 479
843,50 347
821,57 342,5
Tabel 4.3Hasil Perekaman Panjang Gelombang dan Intensitas Unsur O pada TiO2
Berdasarkan pengamatan maka dalam sampel TiO2 didapatkan unsur O pada panjang gelombang 777,45 nm memiliki intensitas maksimum 496 au
sampel dye daging buah salak didapatkan unsur C
100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900
240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440
Intensitas Unsur (au)
Panjang Gelombang (nm)
Unsur
Panjang gelombang
(nm)
Intensitas Unsur
(au)
Ketera ngan
C
247,85 186,5 -
387,95 163,5 CN
421,29 192 CO
422,55 312,5 CH Tabel 4.4 Hasil Perekaman Panjang Gelombang dan Intensitas Unsur C padadyedaging buah salak
Atom-atom C dapat bereaksi dengan unsur-unsur lain yang ada disekitarnya.
Berhubung ablasi di lingkungan udara, maka atom C akan bereaksi dengan oksigen, nitrogen dan hidrogen membentuk senyawa CO, CN dan CH
Sampel dye daging buah salak didapatkan unsur H
300 400 500 600 700 800 900 1000
656 656.5 657 657.5 658 658.5 659 659.5 660
Intensitas Unsur (au)
Panjang Gelombang (nm)
Unsur
Panjang gelombang
(nm)
Intensitas Unsur (au)
H
656,26 501,5
656,27 507
656,29 509
Tabel 4.5Hasil Perekaman Panjang Gelombang dan Intensitas Unsur H padadyedaging buah salak
Unsur H yang diperoleh yaitu pada panjang gelombang 656,29 nm memiliki intensitas maksimum 509 au
Dalam sampel dye daging buah salak didapatkan unsur O
250 300 350 400 450 500
770 771 772 773 774 775 776 777 778 779 780
Intensitas Unsur (au)
Panjang Gelombang (nm)
Unsur
Panjang gelombang
(nm)
Intensitas Unsur (au)
O
777,19 409
777,42 410,5
777,53 396
Tabel 4.6 Hasil Perekaman Panjang Gelombang dan Intensitas Unsur O padadyedaging buah salak
Unsur O yang diperoleh yaitu pada panjang gelombang 777,42 nm memiliki intensitas maksimum 410,5 au
Penelitian untuk identifikasi unsur-unsur pada dye daging
buah salak dengan metode LIBS diperoleh unsur C, H, dan O.
Karakterisasi Bubuk Daging Buah Salak dengan Fourier Transform Infrared (FTIR)
Dari hasil percobaan yang dilakukan didapatkan spektrum antara absorbansi terhadap bilangan gelombang (1/cm)
Gugus fungsi dari daging buah salak yang didapatkan adalah gugus fungsi cincin aromatik pada bilangan gelombang 1523,76 cm-1 dengan nilai intensitas 8,312, dan pada bilangan gelombang 3072,6 cm-1 dengan nilai intensitas 10,612 cm-1. Selain itu, didapatkan pula gugus fungsi fenol (monomer) pada bilangan gelombang 2061,90 cm-1 dengan nilai intensitas 19,9 cm-1, dan pada bilangan gelombang 2291,43 cm-1 dengan nilai intensitas 20,4 cm-1
maka gugus fungsi dye daging buah salak yaitu cincin aromatik termasuk dalam gugus fungsi yang berperan dalam antosianin pada DSSC hal ini sesuai dengan hasil penelitian Seafast (2012).
Berdasarkan hasil spektrum FTIR disimpulkan bahwa senyawa yang diekstrak adalah antosianin
Karakteristik Absorbansi Menggunakan Spektrofotometer UV-VIS-NIR
Telah dilakukan percobaan UV-VIS-NIR dengan tujuan untuk mencari panjang gelombang dan menentukan absorbansi dye daging buah salak
Spektrum absorbansi pada UV-VIS diperoleh nilai absorbansi rata-rata pada rentang panjang gelombang 300-400 nm nilai absorbansi sebesar 2,844 pada panjang gelombang 330,69 nm.
Pada daerah VIS-NIR yaitu pada rentang panjang gelombang antara 400-450 nm seperti pada Gambar didapatkan nilai absorbansi sebesar 2,206 pada panjang gelombang 420,03 nm dan pada daerah VIS-NIR menyerap NIR, namun memiliki absorbansi yang kecil yaitu 0,160 pada panjang gelombang 994,18 nm.
Pada daerah UV didapatkan nilai absorbansi sebesar 1.472 pada panjang gelombang 432.23 nm.
Berdasarkan ketiga gambar diatas menunjukkan bahwa sampel dye daging buah salak tidak menyerap NIR dan paling cepat menyerap cahaya pada daerah UV
Karakteristik Arus–Tegangan Sel Surya pada DSSC
Besarnya tegangan yang dihasilkan dipengaruhi oleh waktu perendaman TiO2dalam dye. Hal ini ditampilkan pada Tabel dibawah
No Warna Lampu Waktu Rendam (Jam) Voc (V) Isc(mA) E (lx) η (%)
1 Merah
6 6,18 2 4.038 0,0025
12 7,26 2 4.038 0,0029
24 10,02 4 4.038 0,008
2 Orange
6 1,88 2 4.038 0,00075
12 3,32 2 4.038 0,0013
24 4,94 4 4.038 0,003
3 Hijau
6 1,6 2 4.038 0,00064
12 4,38 4 4.038 0,0035
24 4,98 4 4.038 0,0039
4 Biru
6 2,36 2 4.038 0,0018
12 4,94 4 4.038 0,00395
24 6,28 4 4.038 0,005
5 Putih
6 4,46 2 4.038 0,00178
12 7,66 4 4.038 0,006
24 9,16 6 4.038 0,011
Grafik hubungan antara tegangan terhadap arus dari masing-masing warna penyinaran dan waktu perendaman lapisan TiO2 pada dye buah daging buah salak ditunjukkan pada Gambar 4.12
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
0 2 4 6 8 10 12
Arus (mA)
Tegangan (V)
Merah
Orange
Hijau
Biru
Putih
Pada Gambar 4.12 tersebut terlihat bahwa warna penyinaran merah menghasilkan tegangan pada DSSC paling tinggi diantara kelima warna tersebut yaitu pada waktu perendaman 24 jam sebesar 10,02 mV, sedangkan warna penyinaran putih menghasilkan arus pada DSSC paling tinggi diantara kelima warna tersebut pada waktu perendaman 24 jam 6 mA
KESIMPULAN
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa perendaman selama 24 jam menghasilkan lapisan antosianin terbesar (0,149 ± 0,006) mm dan menghasilkan efisiensi tertinggi dibandingkan waktu perendaman 6 dan 12 jam yaitu 0,011 %. Berdasarkan hasil analisis dengan LIBS, FTIR, dan UV-VIS-NIR bahwa antosianin daging buah salak mengandung unsur-unsur C, H, O dan membentuk gugus fungsi cincin aromatik dan fenol (monomer) serta menyerap cahaya pada daerah panjang gelombang 400-430 nm.
