pembuatan prototipe dye sensitized solar...
TRANSCRIPT
SKRIPSI
PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELL
(DSSC) MENGGUNAKAN DYE BUNGA PACAR AIR (Impatiens
Balsamina L.) DAN BUNGA KERTAS (Bougenville Spectabilis)
HARDIANTI
H21114013
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2018
i
PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELL
(DSSC) MENGGUNAKAN DYE BUNGA PACAR AIR (Impatiens
Balsamina L.) DAN BUNGA KERTAS (Bougenville Spectabilis)
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Sains
pada Program Studi Fisika Departemen Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Hasanuddin
HARDIANTI
H211 14 013
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2018
ii
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini merupakan karya orisinal saya dan
sepanjang pengetahuan saya tidak memuat bahan yang pernah dipubliksai atau telah
ditulis oleh orang lain dalam rangka tugas akhir untuk suatu gelar akademik di
Universitas Hasanuddin atau di lembaga pendidikan lainnya di manapun, kecuali
bagian yang telah di kutip berdasarkan kaidah ilmiah yang berlaku. Saya juga
menyatakan bahwa skripsi ini merupakan hasil kerja saya sendiri dan dalam batas
tertentu dibantu oleh pihak pembimbing.
Penulis
Hardianti
iv
ABSTRAK
Prototipe dye sensitezed solar cell (DSSC) yang menggunakan dye dari bunga pacar
air (Impatiens Balsamina L.) dan bunga kertas (Bougenville Spectabilis) telah
difabrikasi dengan struktur sandwich menggunakan pasta TiO2 yang dideposisi
pada kaca ITO dengan metode spin coating. Ekstrak dye dimaserasi selama 24 jam
dan digunakan untuk perendaman lapisan TiO2 selama 48 jam dan 66 jam. Bubuk
dye dan bubuk TiO2 dikarakterisasi menggunakan FTIR, larutan dye menggunakan
UV-Vis dan lapisan tipis TiO2 menggunakan XRD. Hasil karakterisasi UV-Vis dan
FTIR menunjukkan adanya pigmen antosianin pada bunga pacar air dan pigmen
betalain pada bunga kertas serta adanya gugus hidroksil dan karbonil pada hasil
FTIR. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan fase anatase pada lapisan tipis TiO2
dan ukuran butir 37,99 nm menggunakan persamaan Scherrer, 30,10 nm
menggunakan Williamson-Hall dengan metode UDM. DSSC yang dibuat
menghasilkan efesiensi tertinggi pada perendaman 66 jam yaitu pada bunga pacar
air 0,0022% dan bunga kertas 0,0090%.
Kata kunci: DSSC, bunga pacar air, bunga kertas, efesiensi, FTIR, UV-Vis, XRD
v
ABSTRACT
The prototype of dye sensitezed solar cell (DSSC) using dye from pacar air flowers
(Impatiens Balsamina L.) and kertas flower (Bougenville Spectabilis) have been
fabricated with sandwich structure using TiO2 paste which is deposited on ITO
glass by spin coating method. Dye extract was macerated for 24 hours and was used
for immersion of TiO2 layers for 48 hours and 66 hours. Dye powder and TiO2
powder were characterized using FTIR, dye solution using UV-Vis and TiO2 thin
films using XRD. The UV-Vis and FTIR characterization results indicate the
presence of anthocyanin pigments in the pacar air flower and pigment betalain on
kertas flowers and the presence of hydroxyl and carbonyl groups in FTIR results.
The XRD characterization results showed anatase phase on TiO2 thin film and grain
size of 37.99 nm using Scherrer equation, 30,10 nm using williamson-Hall with
UDM method. DSSC is made to produce the highest efficiency at 66 hours
immersion that is at 0.0022% pacar air flowers and kertas flowers 0.0090%.
Keyword: DSSC, pacar air flowers, kertas flowers, efesiensi, FTIR, UV-Vis, XRD
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat dan
rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Dye
Bunga pacar Air (Impatiens Balsamina L.) dan Bunga Kertas (Bougenville
Spectabilis)”, yang merupakan salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Strata
Satu (S1) Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahan Alam
Universitas Hasanuddin.
Dalam penyelesaian skripsi penulis mengalami berbagai hambatan dan
menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, hal ini terjadi karena
kelemahan dan keterbatasan yang dimiliki penulis. Alhamdulillah hambatan dapat
teratasi dan tentunya tidak lepas dari dukungan, bimbingan dan bantuan dari
berbagai pihak serta merupakan kewajiban penulis dengan segala kerendahan hati
untuk menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kepada Orang Tua tercinta (Muh. Adam) dan (Budiati) serta keluarga
yang selalu mendoakan untuk kemudahan dan kelancaran bagi penulis,
yang selalu mengingatkan tentang agama, memberikan dukungan dan
menyemangati penulis, semoga senantiasa dalam lindungan Allah SWT.
2. Kepada saudara-saudariku (Rukmana dan Ramdiani) yang selalu
menyemangati dan membantu penulis jika ada keperluan. Semoga kami
bisa berbakti kepada orang tua.
3. Bapak Dr. Arifin, M.T. selaku ketua Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu pengertahuan Alam Universitas Hasanuddin.
4. Prof. Dr. Dahlang Tahir, M.Si Selaku pembimbing utama dan Paulus
Lobo Gareso, M.Sc, Ph.D. selaku pembimbing pertama yang telah banyak
memberikan waktunya untuk membimbing, mendukung, dan memberi
saran-saran selama penelitian, penulisan, dan penyelesaian skripsi ini.
5. Ibu Dr. Nurlaela Rauf, M.Sc, Ibu Dr. Sri Suryani, DEA. dan Bapak Dr.
Arifin, M.T. selaku tim penguji dalam melaksanakan seminar proposal
penelitian, seminar hasil penelitian, dan ujian sidang skripsi fisika.
vii
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam yang telah mendidik dan membagi ilmunya kepada penulis.
7. Seluruh staf akademik Departemen Fisika, Fakultas MIPA yang dengan
senang hati membantu penulis dalam menyelesaikan urusan-urusan
akademik.
8. Kepada Bapak Syukur Polantu, S.T, Kak Tanto, Kak Tamlicha, Kak
Sultan, dan Kak Wilda yang sudah banyak membantu penulis dalam
penelitian ini dan sudah berbagi ilmunya kepada penulis. Semoga sukses
selalu.
9. Kepada teman paralel penulis dalam penelitian ini Eunike Dwioknan yang
selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil penelitian,
dan ujian sidang skripsi fisika serta penyusunan skripsi senantiasa memberi
semangat dan sangat membantu dalam suksesnya penelitian dan penulisan
ini.
10. Teman-teman Resistan 2014 (Deda, Diana, Nina, Afni, Nufi, Anti11,
Eunike, Desi, Erni, Nia, Anna, Novi, Radha, Tina, Dina,Yuniar, Nurul,
Uvi, Resti, Aswan,Taufik, Ariyadi, Ainul, Alkadri, Jaya, Ainul, Awal,
Iswar, Firman, Laode, Okta, Uni, Oci’, Nur, Rusmi, Ila’, Bela, Ditha,
Rosdiana, Kima, Asyifa, Musdalipa, Akram, DPR, Risda, Dewi,
Rusnianti, Alifka, Nanna, Reza, Yakin, Arin, Putri, Riska, SidiQ,
Alm.BaliQ) yang sudah menjadi bagian terpenting bagi penulis. Terima
kasih teman-teman, ”Persaudaraan Tak Bertepi”.
11. Teman-teman angkatan Fisika 2014, yang sudah menemani penulis selama
kurang lebih 4 tahun, Terima kasih teman-teman.
12. Untuk teman-teman asisten laboratorium elektronika dan instrumentasi
terima kasih telah bekerja sama dengan baik.
13. Kakak-kakak angkatan 2010, 2011, 2012, 2013, dan adik-adik angkatan
2015, 2016, 2017.
14. Kepada Teman-Teman KKN Gelombang 96, Kabupaten Takalar,
Kecamatan Mangarabombang, terkhusus teman-teman posko Desa
Lengkese (Kak Ode, Alwi, Reza, Novi, dan Eka) yang pernah mengisi
viii
hari-hari penulis selama sebulan lebih. Semoga ke depan masih saling
menjaga silaturahmi.
15. Kepada (Marwah, Rahma, Riska, Eckhy, Nurul dan Ika) yang sudah
menjadi sahabat terbaik dan selalu memberi semangat bagi penulis serta
yang pernah menjadi teman penulis di SMAN 1 KEERA, SMP 1 KEERA
dan SDN 234 Inrello (Kasmi, Anfas, Feby, Milna, Masnur, Emmang,
Sahrul, Aris, Ayus, Aslam, Ade, Anry, Ayu, Risma, Indah, Sandi,
Suna’, Sahar, Uding, Uma, Awal, Lilis, Reza, Enry dan Munira) dan
teman-teman lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Terima
kasih semoga kalian sukses.
Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan
saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangatlah di harapkan. Akhir
kata penulis mengharapkan semoga penelitian ini dapat berguna dan bermanfaat
bagi penulis dan pihak lain membutuhkan.
Makassar, 11 Juni 2018
Hardianti
H211 14 013
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL
JUDUL .................................................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii
PERNYATAAN .................................................................................................... iii
ABSTRAK ............................................................................................................ iv
ABSTRACT ........................................................................................................... v
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
I. PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
I.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
I.2 Ruang Lingkup ................................................................................................ 2
I.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4
II.1 Sel Surya ......................................................................................................... 4
II.2 Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) ..................................................................... 4
II.3 Prinsip Kerja DSSC ........................................................................................ 5
II.4 Struktur DSSC ............................................................................................... 6
II.5 Material DSSC ................................................................................................ 7
II.5.1 Substrat .................................................................................................... 7
II.5.2 Semikonduktor ......................................................................................... 7
II.5.3 Dye ........................................................................................................... 8
II.5.4 Elektrolit ................................................................................................ 10
II.5.5 Counter Electrode ................................................................................... 10
II.6 Karaterisasi .................................................................................................. 11
II.6.1 Fourier Transform InfraRed (FTIR) ....................................................... 11
II.6.2 Spektroskopi UV-Vis .............................................................................. 11
II.6.3 X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................................ 12
x
II.7 Pengujian DSSC ........................................................................................... 13
III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................................. 14
III.1 Tempat ........................................................................................................ 14
III.2 Alat dan Bahan ........................................................................................... 14
III.2.1 Alat ....................................................................................................... 14
III.2.2 Bahan.................................................................................................... 15
III.3 Prosedur Kerja ............................................................................................ 15
III.4 Bagan Alir Penelitian .................................................................................. 18
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 19
IV.1 Karakterisasi Fourier Transform InfraRed (FTIR) ...................................... 19
IV.2 Karakterisasi Spektroskopi UV-Vis ............................................................. 20
IV.3 X-Ray Diffraction (XRD) .............................................................................. 22
IV.4 Pengujian DSSC .......................................................................................... 24
V. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 26
V.1 Kesimpulan ................................................................................................... 26
V.2 Saran ............................................................................................................ 26
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 27
LAMPIRAN ......................................................................................................... 32
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip kerja DSSC....... ......................................................................5
Gambar 2.2 Struktur Sandwich DSSC...................................................................6
Gambar 2.3 Struktur dari pigmen antosianin.........................................................9
Gambar 2.4 Struktur kimia umum dari (a) betacyanin dan (b) betaxanthin...........9
Gambar 3.1 Skema rangkaian uji listrik DSSC....................................................17
Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian.......................................................................18
Gambar 4.1 Karakterisasi FTIR dari bubuk bunga kertas, bunga pacar air dan
TiO2........................................................................................................................19
Gambar 4.2 Karakterisasi UV-Vis dari bunga kertas, bunga pacar air dan bunga
campuran................................................................................................................21
Gambar 4.3 Spektrum difraksi sinar-x (a) Lapisan TiO2 (b) Lapisan TiO2+bunga
kertas (c) Lapisan TiO2+bunga pacar air (d) Lapisan TiO2+bunga
campuran................................................................................................................22
Gambar 4.4 (a) Puncak sebaran lapisan TiO2 (b) Puncak sebaran lapisan
TiO2+bunga pacar air (c) Puncak sebaran lapisan TiO2+bunga kertas (d) Puncak
sebaran lapisan TiO2+bunga campuran................................................................23
xii
DARTAR TABEL
Tabel 2.1 Aproksimasi jangkauan panjang gelombang berbagai warna dalam
spektrum cahaya tampak........................................................................................12
Tabel 4.1 Ukuran kristal dan strain.......................................................................24
Tabel 4.2 Hasil uji listrik DSSC dengan dye bunga kertas, bunga pacar air dan
bunga campuran.....................................................................................................25
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel ukuran kristal lapisan TiO2 dan dye........................................32
Lampiran 2 Pengujian DSSC...............................................................................34
Lampiran 3 Gambar penelitian.............................................................................36
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Permasalahan energi mempengaruhi kelangsungan hidup manusia dan
menjadi masalah besar yang dihadapi hampir di seluruh dunia. Hal ini dikarenakan
pertumbuhan ekonomi dunia yang pesat sehingga kebutuhan akan sumber energi
meningkat. Jumlah energi itu sendiri masih didominasi oleh sumber-sumber energi
fosil, seperti minyak bumi, gas alam, dan batu bara yang nantinya akan habis
sehingga diperlukan enegi terbarukan yang ramah lingkugan untuk mengatasi
masalah tersebut [1]. Konsumsi listrik di seluruh dunia diperkirakan mencapai 19,1
triliun KWh pada tahun 2008 dan diperkirakan akan meningkat menjadi 35,2 triliun
KWh pada tahun 2035 [2].
Indonesia memiliki banyak potensi energi terbarukan, salah satunya adalah
memanfaatkan energi matahari yang kontinu, bersih dan melimpah karena secara
geografis dilalui oleh garis khatulistiwa dan menerima panas matahari lebih banyak
daripada negara lain, yaitu 4800 watt/m2 per hari [3]. Energi matahari bisa
dikembangkan menjadi tenaga sel surya sebagai energi alternatif yang dapat diubah
menjadi energi listrik. Sel surya konvensional berbasis teknologi silikon merupakan
jenis sel surya yang banyak digunakan, namun didominasi oleh bahan silikon
sehingga biaya produksinya mahal dan menggunakan bahan kimia berbahaya [4].
Seiring dengan perkembangan teknologi muncul sel surya berbahan organik,
yaitu Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Keunggulan dari DSSC adalah tidak
memerlukan bahan dengan kemurnian tinggi sehingga biaya produksinya relatif
rendah. Berbeda dengan sel surya konvensial yang semua proses melibatkan bahan
silikon itu sendiri sedangkan DSSC penyerapan cahaya dan pemisahan muatan
listrik terjadi pada proses yang terpisah. Absorbsi cahaya dilakukan oleh molekul
dye dan separasi muatan oleh semikonduktor [5].
Dye pada DSSC merupakan komponen yang sangat penting karena berfungsi
sebagai sensitizer untuk menyerap cahaya tampak. Senyawa-senyawa turunan dari
Rhutenium kompleks merupakan dye sintesis dengan efisiensi sel surya hingga 11-
2
12%. Namun dye sintesis harganya cukup mahal dan proses pembuatannya cukup
sulit. Oleh karena itu muncul alternatif penggunaan dye dari bahan alami yang
umumnya mengandung senyawa antosianin, klorofil, betalain, karotenoid dan
xantofil [6].
Antosianin merupakan pigmen yang memberikan warna pada buah-buahan,
daun dan bunga dengan kisaran warna ungu-biru. Senyawa antosianin termasuk
dalam golongan flavonoid yang bersifat polar sehingga dapat diekstraksi
menggunakan pelarut polar seperti etanol, air, dan etil asetat [7]. Salah satu tanaman
yang mengandung pigmen atosianin adalah bunga pacar air. Selain itu juga terdapat
pigmen betalain yang dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu betacyanins yang
memiliki pigmen merah violet dan betaxanthin yang mencakup pigmen kuning
orange [2].
Penelitian sebelumnya dilakukan oleh Danladi (2016) menggunakan dye
yang berbeda menghasilkan efesiensi lebih baik pada Bougainvillea Spectabilis
yang mengandung pigmen betalain dibandingkan dengan daun wangi yang
mengandung pigmen klorofil [8]. Syafinar (2015) menggunakan campuran
blueberry dan buah naga dilarutkan pada pelarut yang berbeda mengahsilkan
absorbsi lebih lebar pada pelarut etanol yaitu 450-650 nm sedangkan pelarut air
menghasilkan absorbsi 500-600 nm [6]. Elsa (2013) menggunakan antosianin dari
bunga rosella dengan waktu perendaman 24 jam menghasilkan efesiensi 0,0064%
[9].
Berdasarkan penelitian sebelumnya maka penelitian ini menggunakan dye
yang berbeda, yaitu pigmen antosianin dari bunga pacar air (Impatiens Balsamina
L.) dan pigmen betalain dari bunga kertas (Bougenville Spectabilis) sebagai dye
alami dengan variasi perendaman lapisan TiO2 dalam dye.
I.2 Ruang Lingkup
Ruang lingkup penelitian ini dibatasi pada pembuatan Dye Sensitized Solar
Cell (DSSC) menggunakan semikonduktor TiO2 dengan bahan dye dari antosianin
bunga pacar air (Impatiens Balsamina L.) dan betalain dari bunga kertas
3
(Bougenville Spectabilis), karakterisasi sifat fisis dan kimia bahan dye serta
pengujian efesiensi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC).
I.3 Tujuan Penelitian
1. Membuat prototipe DSSC menggunakan dye bunga pacar air dan bunga kertas.
2. Mengkarakterisasi sifat kimia bubuk TiO2 dan bubuk dye menggunakan FTIR,
sifat absorbansi larutan dye menggunakan UV-Vis dan sifat fisis elektroda kerja
menggunakan XRD.
3. Membandingkan efesiensi dari dye yang berbeda dengan variasi perendaman
lapisan TiO2.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Sel Surya
Sel surya telah berkembang sejak 1840-an, bahkan efek photovoltaik yang
menjadi dasar dari sistem kerja sel surya telah ditemukan pada tahun 1839 oleh
Becquerel. Teknologi ini kini kian berkembang karena memiliki keunggulan
dibandingkan penghasil energi listrik yang sudah ada [10].
Sel surya merupakan peralatan yang dapat mengubah energi cahaya menjadi
energi listrik dan telah mengalami banyak perkembangan mulai dari generasi
pertama yaitu sel surya silikon, sel surya film tipis (thin film solar cell) dan dye
sensitized solar cell (DSSC). Sel surya silikon meiliki efesiensi yang cukup tinggi,
namun biaya produksinya mahal. Sel surya generasi kedua yaitu sel surya film tipis
merupakan modifikasi dari sel surya generasi pertama memiliki biaya produksi
lebih murah jika dibandingkan generasi pertama tetapi efesiensinya lebih rendah.
Generasi ketiga yaitu Dye sensitized solar cell (DSSC) memiliki tujuan penciptaan
sel surya yang menghasilkan energi listrik tinggi dengan biaya yang murah dan
efesiensi yang tinggi melalui pembuatan sel surya polimer atau disebut dengan sel
surya organik [11].
II.2 Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
Dye sensitized solar cell (DSSC) dikembangkan sejak tahun 1991 oleh B.
O’Regan dan M. Grätzel dengan efesiensi konversi energi sebesar 7% dan 10%
pada tahun 1993. Sejak saat itu DSSC telah menarik perhatian banyak periset
karena fabrikasi yang murah, ramah lingkungan, fleksibilitas dan sederhana [12].
DSSC merupakan perangkat fotoelektrokimia yang mengubah energi cahaya
menjadi energi listrik dan salah satu generasi ketiga sel surya. DSSC sangat mirip
dengan proses fotosintesis berdasarkan mekanisme energi dan transfer elektron.
Pada DSSC, pewarna bertindak sebagai penangkap cahaya dan membantu dalam
memproduksi elektron tereksitasi, TiO2 memunyai fungsi yang mirip dengan
kabondioksida dalam fotosintesis dan pasangan redoks menggantikan fungsi
oksigen dan air [13].
5
DSSC berbeda dengan sel surya konvensional yang semua proses
produksinya hanya melibatkan material silikon. Pada DSSC, absorpsi cahaya dan
separasi muatan listrik terjadi pada proses yang terpisah. Absorpsi cahaya
dilakukan oleh molekul dye dan separasi muatan dilakukan oleh inorganik
semikonduktor nanokristal yang mempunyai band gap lebar [14].
II.3 Prinsip Kerja DSSC
Gambar 2.1 Prinsip kerja DSSC [8]
Prinsip kerja DSSC secara skematik ditunjukkan pada Gambar 2.1 sedangkan
proses yang terjadi di dalam DSSC dapat dijelaskan sebagai berikut [15]:
1. Ketika foton dari sinar matahari menimpa elektroda kerja pada DSSC,
energi foton tersebut diserap oleh larutan dye yang melekat pada permukaan
partikel TiO2. Sehingga elektron dari dye mendapatkan energi untuk dapat
tereksitasi (D*).
𝐷 + 𝑐𝑎ℎ𝑎𝑦𝑎 → 𝐷∗ (2.1)
2. Elektron yang tereksitasi dari molekul dye tersebut akan diinjeksikan ke pita
konduksi TiO2 yang bertindak sebagai akseptor/kolektor elektron. Molekul
dye yang ditinggalkan kemudian dalam keadaan teroksidasi (D+).
𝐷∗ + 𝑇𝑖𝑂2 → (𝑇𝑖𝑂2) + 𝐷+ (2.2)
3. Selanjutnya akan ditransfer melewati rangkaian luar menuju elektroda
pembanding (elektroda karbon).
4. Elektrolit redoks biasanya berupa pasangan iodine dan triiodide I-/I3- yang
bertindak sebagai mediator elektron sehingga dapat menghasilkan proses
siklus dalam sel. Triiodida dari elektrolit yang terbentuk akan menangkap
6
elektron yang berasal dari rangkaian luar dengan bantuan molekul karbon
sebagai katalis.
5. Elektron yang tereksitasi masuk kembali ke dalam sel dan bereaksi dengan
elektrolit menuju dye teroksidasi. Sehingga dye kembali ke keadaan awal
dengan persamaan reaksi:
𝐷+ + 𝑒−(𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑡) → elektrolit + D (2.3)
Tegangan yang dihasilkan oleh DSSC berasal dari perbedaan tingkat energi
konduksi elektroda semikonduktor TiO2 dengan potensial elektrokimia pasangan
elektrolit redoks I-/I3-. Sedangkan arus yang dihasilkan dari sel surya ini terkait
dalam proses konversi dan bergantung pada intensitas penyinaran serta kinerja dye
yang digunakan [15].
II.4 Struktur DSSC
Struktur DSSC biasanya berbentuk struktur sandwich yang tersusun dari tiga
komponen utama, yaitu elektrode kerja (working electrode), elektrode
pembanding (counter electrode) dan larutan elektrolit [9]. Elektrode kerja
merupakan kaca transparant conductive oxide (TCO) yang dilapisi semikonduktor
berband gap tinggi yang tersensitasi dye seperti TiO2, ZnO, SnO2, Nb2O5 dan
menggunakan berbagai metode seperti doctor blade, screen printing, elektroposisi,
spin coating, tape casting, dip coating, liquid phase deposition (LPD), metal
organic chemical vapour deposition (MOCVD) Mix-solvent-thermal method [5].
Pada elektrode pembanding dilapisi katalis berupa karbon untuk mempercepat
reaksi redoks pada elektrolit. Di antara kedua elektroda terdapat zat elektrolit yang
berfungsi menjaga transpor elektron dapat tetap berlangsung [16]. Struktur DSSC
dapat dilihat pada Gambar 2.2 sebagai berikut:
Gambar 2.2 Struktur Sandwich DSSC [17]
7
II.5 Material DSSC
II.5.1 Substrat
Substrat yang digunakan pada DSSC yaitu jenis TCO (transparant
conductive oxide) [11]. TCO merupakan material dengan karakteristik tranparansi
yang tinggi pada panjang gelombang visible dan resistivitas listrik yang rendah
sehingga dapat dimanfaatkan sebagai teknologi window layer dalam sel surya.
Material substrat tersebut berfungsi sebagai badan sel surya dan lapisan
konduktifnya berfungsi sebagai tempat muatan mengalir [14].
Kaca TCO yang paling banyak digunakan dalam pembuatan DSSC adalah
flourine-doped tin oxide (FTO atau SnO2:F) dan indium tin oxide (ITO atau
In2O3:Sn) [18]. Kaca ITO memiliki karakterisasi yang baik dari segi transmitansi
optik, band gap yang lebar, serta konduktivitas listrik yang tinggi. Lapisan tipis
ITO memiliki konduktivitas ~104 ohm-1 dan transmitansi ~85% dengan band gap
~3,7 eV [14].
II.5.2 Semikonduktor
Semikonduktor harus memiliki luas permukaan yang tinggi, berpori tinggi
dan karakteristiknya sesuai dengan sensitizer, memiliki celah pita lebar dan dapat
peka terhadap cahaya yang tampak dengan menggunakan molekul pewarna [11].
Jenis semikonduktor yang biasa digunakan adalah TiO2, AgBr, ZnO dan SnO2 [19].
TiO2 merupakan pilihan utama dalam pembuatan DSSC karena bahan yang
murah dan tidak beracun yang memiliki sifat optik dan fotokatalitik yang baik
untuk berbagai aplikasi termasuk optik, mikroelektronika, dan fotokatalisis [2].
Nanokristal TiO2 memiliki tiga bentuk yang berbeda yakni rutile, anatase,
dan brookite. Dari ketiga bentuk tersebut yang paling sering digunakan adalah
anatase. Hal ini disebabkan karena TiO2 anatase bersifat fotoaktif dibanding
TiO2 rutile dan brookit [18]. Anatase merupakan fase TiO2 yang terbentuk ketika
dikalsinasi pada suhu rendah sedangkan untuk fase rutile didapatkan ketika
dikalsinasi pada suhu tinngi. Anatase memiliki celah pita yang lebih besar daripada
rutil dan menyerap cahaya tak langsung pada 388 nm karena celah pita anatase 3,2
eV. Rutil memiliki celah pita 3,0 eV dan menyerap 4% cahaya pada jarak 413 nm
8
sedangkan brookite sulit diproduksi dan tidak dipertimbangkan dalam aplikasi
DSSC [2].
II.5.3 Dye
Pewarna menyerap radiasi matahari sehingga meningkatkan konduktivitas
sel. Pewarna adalah peran kunci dalam mengembangkan kinerja DSSC yang tinggi.
Pewarna yang baik sebagai penyenset DSSC harus memiliki persyaratan berikut
ini seperti [2]:
1. Spektrum penyerapan sensitizer harus mencakup wilayah yang luas dari
yang terlihat hingga mendekati inframerah karena spektrum penyerapan
DSSC ditentukan oleh kombinasi bahan oksida dan pewarna semikonduktor
dan pewarna dapat memperluas spektrum penyerapan DSSC.
2. Pewarna harus mengikat kuat ke permukaan oksida semikonduktor karena
adanya gugus karboksil atau hidroksil yang memfasilitasi injeksi elektron
dari zat warna ke dalam celah pita konduksi dari oksida semikonduktor.
Selain itu, tingkat energi pewarna yang sesuai dengan oksida
semikonduktor dan elektrolit memastikan injeksi elektron dan regenerasi
zat warna dari elektrolit
3. Sensitiser harus stabil untuk penggunaan jangka panjang.
Sebelumnya, DSSC menggunakan kompleks polimiridin rutenium (II)
sebagai sensitizer semikonduktor namun karena mahal dan rumit dalam membuat
sensitisasi, juga mengandung logam berat dan menghasilkan pencemaran
lingkungan sehingga mucul alternatif lain menggunakan pewarna alami dari buah-
buahan, tanaman dan daun yang menawarkan efisiensi biaya, tidak beracun dan
biodegradasi lengkap. Pewarna alami berperan penting dalam memanen sinar
matahari dan mentransfer energi matahari ke energi listrik [2].
Pewarna alami sangat melimpah dan dapat ditemukan pada beberapa buah,
tanaman, bunga dan daun yang menampilkan berbagai warna dan mengandung
beberapa pigmen, seperti flavonoid, antosianin, karotenoid, klorofil dan betalain
yang bisa diekstraksi kemudian digunakan sebagai penyensitif pada DSSC [2].
9
1. Antosianin
Senyawa antosianin yang merupakan golongan flavonoid termasuk senyawa
yang bersifat polar sehingga dapat diekstraksi menggunakan pelarut polar seperti
etanol, air, dan etil asetat [7]. Struktur dari pigmen antosianin terdapat pada Gambar
2.3 di bawah ini:
Gambar 2.3 Struktur dari pigmen antosianin [6].
2. Betalain
Betalain adalah kelomok pigmen dalam tanaman larut air yang mengandung
nitrogen. Betalain dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu betasianin yang
mencakup pigmen betalain berwarna merah atau merah-violet dan betaxantin yang
mencakup pigmen betalain kuning oranye. Tidak diketahui mengapa betalain dan
antosianin tidak ditemukan di tanaman yang sama. Pola distribusi kedua jenisnya
serupa yang menunjukkan kesamaan fungsional antara kedua kelompok pigmen
alami ini. Betalain umumnya tidak stabil saat terkena cahaya, panas dan oksigen,
namun stabil di lingkungan yang sedikit asam (pH 4-7). Kelompok fungsional –
COOH pada betalain berikatan dengan mudah ke permukaan TiO2 [2]. Dapat dilihat
pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Struktur kimia umum dari (a) betacyanin dan (b) betaxanthin
[2].
10
II.5.4 Elektrolit
Elektrolit berfungsi dalam transfer muatan antara dua elektroda dan
regenerasi pewarna. Elektrolit harus memiliki viskositas rendah, tekanan uap yang
dapat diabaikan, titik didih tinggi dan sifat dielektrik tinggi [11].
Elektrolit 𝐼− 𝐼3−⁄ merupakan pasangan redoks terbaik untuk mereduksi dye
secara efektif. Pasangan redoks 𝐼− 𝐼3−⁄ umumnya dilarutkan dalam pelarut
organik yang juga berperan sebagai medium elektrolit. Dalam hal ini,
digunakan pelarut organik seperti asetonitril sebagai pelarut pasangan redoks
𝐼− 𝐼3−⁄ [20]. Namun penggunaan asetonitril dapat memunculkan beberapa masalah
diantaranya pelarut mengalami evaporasi dan bisa terbakar, sehubungan dengan
masalah tersebut terdapat cara untuk mengatasinya yaitu mengganti larutan
elektrolit dengan solid atau quasi-solid state electrolyte. Pelarut lain yang dapat
digunakan dalam larutan elektrolit yaitu polyethylene glycol (PEG). PEG dapat
menembus ke dalam serapan dye TiO2 baik untuk perbandingan ukuran partikel
yang kecil maupun pada skala nano dan dapat menjaga kestabilan kerja [21].
Dalam elektrolit, PEG berperan sebagai medium pasangan redoks 𝐼− 𝐼3−⁄
karena PEG mampu menjerat anion 𝐼− 𝐼3−⁄ . Spesies 𝐼3
− terbentuk melalui reaksi
antara 𝐼− dan I2 sebagai berikut [20].:
𝐼− + 𝐼2 → 𝐼3− (2.4)
2 𝐷𝑦𝑒+ + 3𝐼− → 2 𝐷𝑦𝑒 + 𝐼3 (2.5)
𝐼3− + 2𝑒−(𝑐𝑜𝑢𝑛𝑡𝑒𝑟 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑒) → 3𝐼− (2.6)
Pasangan redoks 𝐼− 𝐼3−⁄ berperan sebagai carrier dan transport muatan
sehingga memungkinkan siklus elektron dan regenerasi molekul dye dalam DSSC
yang ditunjukkan oleh reaksi di atas [20].
II.5.5 Counter Electrode
Counter electrode merupakan salah satu faktor penting dalam
berlangsungnya siklus terproduksinya arus dan tegangan. Fungsi utama counter
electrode adalah sebagai katalis agar proses berlangsungnya transfer elektron dan
proses reduksi iodine/triiodide pada elektrolit semakin cepat sehingga semakin
cepat pula DSSC memproduksi listrik. Bahan katalis yang sering digunakan
11
sebagai bahan yang dapat mempercepat reaksi redoks pada DSSC adalah katalis
dari bahan platina [22]. Platina adalah bahan katalis terbaik untuk katoda counter
yang menghasilkan efesiensi sel yang tinggi [11]. Namun karena harga platina yang
mahal, seringkali bahan katalis pada DSSC diganti menggunakan bahan yang
mudah diperoleh dan lebih murah dibandingkan dengan platina, yaitu karbon.
Selain itu, karbon mempunyai sifat tahan terhadap korosi, kemampuan
elektrokatalitis yang baik terhadap triiodide luas permukaan yang relatif luas
dibandingkan dengan platina dan memiliki struktur yang bervariasi diantaranya
karbon nanotube, karbon nanowire, campuran grafit hitam dengan TiO2, batang
grafit atau grafit lunak pada pensil [23].
II.6 Karaterisasi
II.6.1 Fourier Transform InfraRed (FTIR)
FTIR merupakan salah satu instrumen penting dalam mengidentifikasi
gugus-gugus fungsi dalam suatu senyawa [24]. Spektrum FTIR menunjukkan
vibrasi ikatan-ikatan yang terdapat dalam senyawa. Analisis FTIR dilakukan
pada bilangan gelombang 4500-500 cm-1 [18].
II.6.2 Spektroskopi UV-Vis
DSSC yang efisien membutuhkan pewarna dengan penyerapan yang kuat di
wilayah yang terlihat. Untuk memastikan kekuatan penyerapan berbagai pewarna
digunakan pengukuran menggunakan penyerapan UV-Vis [19].
Pengujian UV-Vis bertujuan untuk mengetahui panjang gelombang (λ) dan
nilai absorbansi (A) dari suatu larutan, dengan cara menembakkan sinar
ultraviolet (UV) pada larutan. Prinsip spektrofotometri adalah penyerapan cahaya
oleh molekul-molekul larutan. Molekul dapat menyerap radiasi dari daerah UV-
Vis karena mengandung elektron, baik berpasangan maupun sendiri yang dapat
dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi [25].
Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang
dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia.
Cahaya yang dipertimbangkan untuk memenuhi kriteria dye yang baik
12
merupakan cahaya yang memiliki spektrum cahaya tampak (rentang panjang
gelombang cahaya 380-700 nm) [26].
Tabel 2.1 Aproksimasi jangkaan panjang gelombang berbagai warna dalam
spektrum cahaya tampak.
Warna Aproksimasi jangkauan panjang gelombang (nm)
Ungu 380-450
Biru 450-490
Hijau 490-560
Kuning 560-590
Jingga 590-630
Merah 630-760
II.6.3 X-Ray Diffraction (XRD)
Karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) berfungsi untuk
menentukan fase, ukuran kristal, dan struktur kristal pada semikonduktor bubuk
TiO2 [21].
Hasil pengujian XRD ini berupa grafik yang nantinya akan digunakan untuk
menghitung ukuran kristal TiO2 dengan persamaan Scherrer [28]:
𝐷 =𝑘𝜆
𝛽𝑐𝑜𝑠(𝜃) (2.8)
Dimana D adalah ukuran kristal suatu bahan (nm), K adalah konstanta (0,89),
λ adalah panjang gelombang sinar-X (Cu Kα) (0,154 nm), 𝛽ℎ𝑘𝑙 adalah integrasi
luas puncak refleksi (FWHM, radian) dan θ adalah sudut difraksi.
Selain metode persamaan Scherrer, untuk menghitung ukuran kristal dapat
juga dilakukan metode Williamson-Hall Uniform Deformation Model (UDM)
dengan persamaan (2.9) berikut [29]:
𝛽ℎ𝑘𝑙 cos 𝜃 = (𝑘𝜆
𝐷) + (4 sin 𝜃) (2.9)
Untuk mengidentikasi fasa yang terbentuk digunakan Joint Committee on
Powder Diffraction Standards (JCPDS) [28].
13
II.7 Pengujian DSSC
Pada DSSC tegangan yang dihasilkan berasal dari perbedaan tingkat energi
konduksi elektroda semikonduktor TiO2 dengan potensial elektrokimia pasangan
elektrolit redoks, sedangkan arus yang dihasilkan terkait dengan jumlah foton yang
terlibat dalam proses konversi dan bergantung pada intensitas penyinaran serta
kerja dye yang digunakan [30].
Data hasil pengukuran tegangan dan arus dapat digunakan untuk menghitung
daya dan efesiensi dengan menggunakan persamaan [31]:
𝜂 =𝑃
𝑖𝐴× 100% (2.10)
Dengan 𝜂 adalah efesiensi, 𝑃 adalah daya yang merupakan hasil kali dari tegangan
dan aus, 𝑖 adalah intensitas cahaya dan 𝐴 adalah luasan area aktif kaca.
14
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Tempat
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material dan Energi Departemen
Fisika, Laboratorium Kimia Terpadu Departemen Kimia dan Science Building
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin.
III.2 Alat dan Bahan
III.2.1 Alat
1. X-Ray Diffraction (XRD)
2. Fourier Transform InfraRed (FTIR)
3. Spektroskopi UV-Vis
4. Furnace
5. Timbangan Ohaus
6. Soniclean
7. Magnetic stirrer
8. Spin coating
9. Kertas saring Whatman No.42
10. Gelas kimia
11. Cawan petri
12. Blender
13. Multimeter Digital
14. Luxmeter
15. Lilin
16. Pensil grafit 7B
17. Mortar alu
18. Pipet tetes
19. Resistor
20. Aluminium foil
21. Penjepit kertas
22. Kabel jumper
15
23. Papan rangkaian
24. Kabel penjepit
III.2.2 Bahan
1. Bunga pacar air (Impatiens Balsamina L.)
2. Bunga kertas (Bougenville Spectabilis)
3. Bubuk TiO2
4. Aquades
5. Etanol 96%
6. Alkohol 90%
7. Asam sitrat
8. Kalium Iodida (KI)
9. Iodine (I2)
10. Polyethylene Glycol (PEG)
11. Kaca ITO
III.3 Prosedur Kerja
1. Pembersihan kaca ITO
a. Kaca ITO dipotong dengan ukuran 2,5 cm × 2,5 cm kemudian
dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi alkohol.
b. Pada sonikator diisi aquades sampai pada batas yang telah ditentukan.
c. Gelas kimia yang berisi kaca ITO dan alkohol tersebut dimasukkan ke
dalam sonikator.
d. Proses pembersihan disetting dengan waktu 2×15 menit
e. Setelah 2×15 menit kaca diambil dan dikeringkan
2. Ekstraksi dye
a. Bunga pacar air dan bunga kertas sebagai bahan dye dibersihkan dan
dikeringkan di udara selama 3 hari lalu diblender hingga menjadi bubuk.
b. Bubuk dye dikarakterisasi menggunakan FTIR.
c. Larutan organik dari etanol, asam sitrat, dan aquades dengan
perbandingan 5:1:4 (15 ml etanol, 3 ml asam sitrat dan 12 ml aquades)
dicampurkan ke dalam gelas kimia.
16
d. 5 gr bubuk dye dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi campuran
larutan organik dan distirer selama 30 menit.
e. Campuran yang sudah distirer ditutup menggunakan aluminium foil dan
disimpan pada tempat yang gelap selama 24 jam.
f. Campuran disaring menggunakan kertas saring Whatman No.42 untuk
memisahkan ampas dan larutan dye.
g. Larutan dye hasil filtrasi dimasukkan ke dalam botol yang sudah dilapisi
aluminium foil dan disimpan di tempat yang gelap.
h. Larutan dye dikarakterisasi menggunakan UV-Vis
3. Pembuatan pasta TiO2
a. Pasta TiO2 dibuat dari 1 gram serbuk TiO2 yang ditambahkan dengan 8
ml etanol diaduk menggunakan magnetik stirer selama 60 menit dan
disimpan ke dalam botol yang tertutup.
b. Sebelum digunakan, botol berisi pasta TiO2 tersebut dikocok terlebih
dahulu.
4. Deposisi pasta TiO2
a. Sisi konduktif dari kaca ITO ditentukan menggunakan multimeter
digital dan dibuat area kerja untuk pendeposisian pasta TiO2 seluas 4
cm2.
b. Sisa sisi kaca ITO diselotip sebagai pembatas.
c. Pasta TiO2 dideposisikan di atas area yang telah dibuat pada kaca
konduktif dengan metode spin coating yang diputar dengan kecepatan
3000 rpm selama 15 detik, diulangai 4 kali pelapisan.
d. Kaca ITO yang telah dilapisi pasta TiO2 dikeringkan dengan suhu ruang
dan melepas selotip lalu disintering pada suhu 450ºC selama 10 menit.
e. Selanjunya dikarakterisasi menggunakan XRD.
5. Perendaman Lapisan TiO2 dalam dye
a. Lapisan TiO2 yang telah dibuat dengan luas permukaan 4 cm2 direndam
dalam dye.
b. Perendaman dilakukan dalam 2 waktu variasi perendaman yaitu selama
48 jam dan 66 jam dan dikarakterisasi menggunakan XRD.
17
6. Pembuatan elektrolit
a. Elektrolit dibuat dari campuran 0,8 gr KI dengan 10 ml PEG kemudian
menambahkan 0,127 gr I2 yang telah digerus dengan mortar hingga
menjadi bubuk.
b. Selanjutnya dihomogenkan menggunakan magnetic stirer selama 10
menit.
7. Pembuatan lapisan karbon
a. Sisi konduktif dari kaca ITO ditentukan menggunakan multimeter
digital dan dibuat area kerja untuk pendeposisian pasta TiO2 seluas 4
cm2.
b. Sisa sisi kaca ITO diselotip sebagai pembatas.
c. Kaca ITO diarsir dengan menggunakan pensil 7 B secara merata dan
dibakar menggunakan lilin hingga terbentuk lapisan karbon.
d. Kaca tersebut disintering dengan suhu 450ºC selama 10 menit.
8. Fabrikasi DSSC
a. Elektroda kerja (kaca ITO yang telah dilapisi pasta TiO2 dan direndam
pada dye) ditetesi dengan elektrolit.
b. Kemudian ditutup dengan elektroda pembanding (kaca ITO yang
dilapisi karbon) dan menjepit kedua sisinya menggunakan penjepit
kertas untuk menyatukan dua elektroda.
9. Pengujian arus dan tegangan
a. Lapisan DSSC yang terbentuk diukur arus dan tegangannya
menggunakan multimiter digital dengan memberikan variasi hambatan
68 Ω, 100 kΩ, 200 kΩ, 300 kΩ, 470 kΩ, 560 kΩ.
b. Sumber cahaya yang digunakan adalah penyinaran langsung cahaya
matahari dengan skema pengujian ditunjukkan pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Skema rangkaian uji listrik DSSC [31].
18
III.4 Bagan Alir Penelitian
Gambar 3.2 Bagan Aliran Penelitian
Persiapan Alat dan Bahan
Pembersihan Kaca ITO
Pembuatan Pasta TiO2
Deposisi Lapisan TiO2
Ekstraksi Dye
Uji Karakteristik Gugus Fungsi Bubuk Dye dengan FTIR
dan Absorbansi Larutan Dye dengan UV-Vis
Perendaman Lapisan TiO2 dalam Dye
Selama 48 Jam & 66 Jam
Uji Karakteristik Absorbansi Dye dengan XRD
Pembuatan Elektrolit
Pembuatan Lapisan Karbon
Fabrikasi DSSC
Pengujian DSSC
Selama 2×15 menit
Maserasi 24 jam
menit
Stirer 60 menit
Stirer 10 menit
Mulai
Uji Karakteristik dengan XRD
Sintering 450oC
selama 10 menit
Analisa
Metode Spin
Coating
19
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Karakterisasi Fourier Transform InfraRed (FTIR)
Gambar 4.1 Karakterisasi FTIR dari bunga kertas, bunga pacar air dan bunga
campuran
Gugus hidroksil dan karbonil dalam dye termasuk anchoring group yang
akan bereaksi dengan permukaan oksida semikonduktor sehingga membentuk
ikatan kimia [32].
Dari interpretasi spektra infra merah pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa
ekstrak bunga kertas mengandung gugus fungsi seperti O-H ditunjukkan oleh
serapan tajam pada daerah 3361,21 yang diikuti juga oleh munculnya serapan pada
bilangan gelombang 2920,23 dan 2850,79 untuk ikatan C−H. Serapan ikatan C=O
ditunjukkan pada bilangan gelombang 1732,06 yang didukung juga oleh
munculnya serapan tajam pada bilangan gelombang 16449,14 untuk ikatan rangkap
C=C. Serapan ikatan C=H ditunjukkan pada bilangan gelombang 1382,96 dan
1321,24 yang didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan gelombang
1249,87 untuk ikatan C=N. Serapan tajam ikatan C−O ditunjukkan pada bilangan
20
gelombang 1064,71 yang didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan
gelombang 779,24 untuk ikatan C−H.
Karakterisasi dari bubuk bunga pacar air menunjukkan bahwa ektrak bunga
pacar air mengandung gugus fungsi O-H ditunjukkan oleh serapan tajam pada
daerah 3379,29 yang diikuti juga oleh munculnya serapan pada bilangan
gelombang 2922,16 dan 2854,65 untuk ikatan C−H. Serapan ikatan C=O
ditunjukkan pada bilangan gelombang 1739,79 yang didukung juga oleh
munculnya serapan tajam pada bilangan gelombang 1643,35 untuk ikatan rangkap
C=C. Serapan ikatan C=H ditunjukkan pada bilangan gelombang 1438,90,
1377,17 dan 1327,03 yang didukung juga oleh munculnya serapan pada bilangan
gelombang 1246,02 untuk ikatan C=N. Serapan tajam ikatan C−O ditunjukkan
pada bilangan gelombang 1056,99 yang didukung juga oleh munculnya serapan
pada bilangan gelombang 777,31 untuk ikatan C−H.
Hasil spektra infra merah menunjukkan bahwa bubuk TiO2 mengandung
gugus fungsi O-H di daerah 35561,74. Pada bilangan gelombang 2924,09 terdapat
ikatan C−H, daerah 1641,42 terdapat ikatan C=C. Pada bilangan gelombang
677,01 dan 516,92 menunjukkan adanya ikataan O-Ti-O.
Hasil FTIR dari bubuk bunga kertas maupun bunga pacar air mengandung
gugus fungsi hidroksil dan karbonil yang dapat mengikat pada TiO2. Pola distribusi
serupa yang menunjukkan kesamaan fungsional antara kedua kelompok pigmen
alami ini [8].
IV.2 Karakterisasi Spektroskopi UV-Vis
Salah satu pertimbangan utama dalam pemilihan dye yang optimal, adalah
bagaimana kemampuan absorbsi dye tersebut terhadap cahaya. Cahaya yang
dipertimbangkan untuk memenuhi kriteria dye yang baik merupakan cahaya yang
memiliki spektrum cahaya tampak (rentang panjang gelombang cahaya 380- 700
nm) [26].
21
(a)
(b)
Gambar 4.2 Spektrum UV-Vis dari (a) bunga kertas, (b) bunga pacar air dan
bunga campuran
Dari Gambar 4.2 (a) dapat dilihat bahwa spektrum serapan ekstrak bunga
kertas yaitu 300-400 nm dengan panjang gelombang maksimum (λ max) 370 nm
yang mengindikasikan adanya pigmen betalain. Hasil ini tidak jauh berbeda bila
dibandingkan pada panjang gelombang maksimum dari penelitian sebelumnya,
yaitu 370 nm [8]. Spektrum serapan bunga pacar air 450-630 dengan panjang
gelombang maksimum (λ max 515 nm dan bunga campuran 450-630 nm dengan
panjang gelombang maksimum (λ max) 510 nm. Daerah ini merupakan daerah
panjang gelombang khas yang dimiliki oleh antosianin 475-550 nm [18].
22
IV.3 X-Ray Diffraction (XRD)
Gambar 4.3 Spektrum difraksi sinar-x (a) Lapisan TiO2 (b) Lapisan TiO2+bunga
kertas (c) Lapisan TiO2+bunga pacar air (d) Lapisan TiO2+bunga campuran
Karakterisasi menggunakan XRD dilakukan untuk menetukan fase dan
ukuran kristal. Melalui pengolahan data hasil XRD menggunakan perangkat
lunak Match, diperoleh bahwa fase TiO2 yang sudah terbentuk adalah fase anatase.
Dapat diketahui pula sudut-sudut kristal TiO2 yang membentuk fase anatase yaitu
26,36; 39,57; 49,01; 54,84; 56,00; 63,59; 69,64; 71,18; dan 75,89 dapat dilihat pada
Gambar 4.3.a. Penentuan jenis fase TiO2 yang dihasilkan didasarkan pada
kesesuian letak puncak sudut (2θ) tertentu dengan Joint Committee on Powder
Diffraction Standards (JCPDS) yang digunakan.
Fase kristal TiO2 yang efektif digunakan pada DSSC adalah anatase. Hal
ini disebabkan oleh transpor elektron dalam kristal anatase relatif lebih cepat
karena kristal anatase mempunyai derajat kristalinitas yang baik [20].
Jika dibandingkan Gambar 4.3.a, b, c dan d, terlihat adanya serapan dye pada
TiO2. Intensitas puncak pada TiO2 mengalami peningkatan setelah adanya
penyerapan dye pada lapisan TiO2.
Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan Scherrer , ukuran kristal
lapisan tipis TiO2 sebesar 37,99 nm, lapisan TiO2 yang sudah direndam pada dye
bunga kertas sebesar 49,17 nm, lapisan TiO2 yang sudah direndam pada dye
23
bunga pacar air sebesar 50,16 nm dan lapisan TiO2 yang sudah direndam pada dye
campuran sebesar 50,77 nm.
Untuk memperoleh ukuran kristal dari metode UDM, dibentuk grafik yang
berupa titik sebaran puncak masing-masing samel seperti pada Gambar 4.4,
dimana 4 sin θ sebagai sumbu x dan β cos θ sebagai sumbu y. Dari grafik tersebut
diperoleh intercept dan slope yang akan dimasukkan ke dalam persamaan UDM.
(a) (c)
(b) (d)
Gambar 4.4 (a) Grafik puncak sebaran (a) lapisan TiO2 (b) lapisan TiO2+bunga
pacar air (c) lapisan TiO2+bunga kertas (d) lapisan TiO2+bunga campuran
Perbandingan ukuran kristal dari metode Scherrer dan metode UDM
masing-masing sampel dapat dilihat pada tabel 1 di atas, dimana selisih nilai
ukuran kristal dari ke dua metode tersebut tidak terlalu jauh.
24
Tabel 4.1 Ukuran kristal dan strain
Sampel Ukuran Kristal (nm)
Strain
Scherrer UDM
Lapisan TiO2 37,99 30,10 0,73
Lapisan TiO2+Bunga
Kertas 49,17 48,27 0,19
Lapisan TiO2+Bunga
Pacar Air 50,16 51,74 0,10
Lapisan TiO2+Bunga
Campuran 50,77 48,90 0,21
Semakin kecil ukuran partikel TiO2 maka akan semakin banyak pula zat
warna yang teradsorbsi pada permukaan TiO2 yang menyebabkan peluang
penyerapan foton lebih besar sehingga meningkatkan jumlah elektron terinjeksi
ke dalam partikel TiO2 yang secara keseluruhan dapat meningkatkan performa
DSSC [33].
IV.4 Pengujian DSSC
Sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya matahari dengan luasan DSSC
yang diuji yaitu 4 cm2. Hasil output diukur menggunakan multimeter digital yang
dihubungkan secara seri pada rangkaian DSSC dapat dilihat pada Gambar 3.1
menunjukkan skema rangkaian yang dihubungkan pada tegangan dan hambatan.
Dari hasil pengukuran diperoleh nilai tegangan sedangkan nilai arus
diperoleh dengan menggunakan pendekatan hukum ohm dengan persamaan
sebagai berikut:
𝐼 =𝑉
𝑅 (4.1)
Untuk menghitung nilai efesiensi DSSC menggunakan persamaan:
𝜂 =Pmax
𝑖𝐴× 100% (4.2)
Dengan η adalah efesiensi, P adalah daya yang digunakan dalam pengujian dan Pmax
adalah daya maksimum hasil terbesar dari perkalian arus dan tegangan pada saat
25
variasi beban berubah-ubah yaitu 68 kΩ, 100 kΩ, 200 kΩ, 300 kΩ, 470 kΩ dan 560
kΩ.
Tabel 4.2 Hasil uji listrik DSSC dengan dye bunga kertas, bunga pacar air dan
bunga campuran
Bahan dye Perendaman R
(kΩ) i (W/cm2) V (Volt) I (μA)
P
(μW) η (%)
Bunga
Kertas
48 jam 100 0,0167 0,319 3,19 1,01 0,0015
66 jam 68 0,00815 0,448 6,58 2,94 0,0090
Bunga
Pacar Air
48 jam 68 0,0160 0,168 2,47 0,414 0,0006
66 jam 100 0,0167 0,387 3,87 1,49 0,0022
Bunga
Campuran
48 jam 68 0,0165 0,427 6,27 2,68 0,0040
66 jam 68 0,0183 0,473 6,95 3,29 0,0044
Berdasarkan hasil pengukuran DSSC paada tabel 4.1 menunjukkan bahwa
bunga kertas memperoleh efesiensi sebesar 0,0015% pada perendaman 48 jam dan
0,0090% pada perendaman 66 jam. Bunga pacar air menghasilkan efesiensi
0,0006% pada perendaman 48 jam dan 0,0022% pada perendaman 66 jam
sedangkan bunga campuran menghasilkan efesiensi 0,0040% pada perendaman 48
jam dan 0,0044% pada perendaman 66 jam. Lama perendaman lapisan TiO2 dalam
dye mempengaruhi nilai efesiensi yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.1 yang
menunjukkan bahwa semakin lama perendaman maka semakin tinggi pula efesiensi
yang dihasilkan.
26
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan di atas,
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Telah dilakukan pembuatan DSSC dengan dye alami dari bunga kertas, bunga
pacar air dan campuran bunga kertas dan pacar air. Dengan adanya arus dan
tegangan, DSSC ini terbukti dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi
listrik.
2. Sifat kimia bahan dasar dari TiO2 dan dye menggunakan FTIR menunjukkan
adanya pigemen antosianin pada bunga pacar air dan pigmen betalain pada
bunga kertas, hal tersebut dikarenakan terdapat gugus fungsi hidroksil dan
karboksil pada bahan dye. Karakterisasi menggunakan UV-Vis menunjukkan
adanya penyerapan gelombang cahaya pada daerah 300-630 nm. Karakterisasi
sifat fisis menggunakan XRD menunjukkan adanya bentuk kristal yang baik
yang berada pada fase anatase.
3. Dari pengujian DSSC efesiensi tertinggi diperoleh pada perendaman 66 jam
yaitu dari bunga kertas 0,0090% sedangkan bunga pacar air 0,0022% dan bunga
campuran 0,0044%. Lama perendaman lapisan TiO2 dalam dye mempengaruhi
nilai efesiensi yang diperoleh. Semakin lama perendaman maka akan semakin
tinggi efesiensi yang dihasilkan.
V.2 Saran
1. Penelitian ini dapat dikembangkan menggunakan dye dari mikroalga yang
mengandung banyak pigmen klorofil sehingga penyerapan cahaya lebih
tingggi.
2. Pengujian listrik lebih baik dilakukan menggunakan multimeter dalam skala
yang lebih kecil.
27
DAFTAR PUSTAKA
[1] T. V. S. S. P. Sashank, B. Manikanta, dan A. Pasula.” Fabrication and
Experimental Investigation on Dye Sensitized Solar Cells Using Titanium
Dioxide Nano Particles”. 5th International Conference of Materials Processing
and Characterization (ICMPC), hal. 3918-3925, India, 2016.
[2] M. A. M. Al-Alwani, A. B. Mohamad, N. A. Ludin, A. A. H. Kadhum, dan K.
Sopian. “Dye-Sensitised Solar Cells: Development, Structure, Operation
Principles, Electron Kinetics, Characterisation, Synthesis Materials and
Natural Photosensitisers”. Renewable and Sustainable Energy Reviews,
65:183–213, 2016.
[3] Z. L. Zahrok dan G. Prajitno. “Ekstrak Buah Murbei (Morus) sebagai Sensitizer
Alami Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Substrat Kaca ITO
dengan Teknik Pelapisan Spin Coating”. Jurnal Sains dan Seni ITS, Vol. 4,
No. 1:26-31, 2015.
[4] G. G. G. M. N. Hemamali dan G. R. A. Kumara.” Dye-Sensitized Solid State
Solar Cells Sensitized with Natural Pigment Extracted from the Grapes”.
International Journal of Scientific and Research Publications, Vol. 3, No.11:1-
3, 2013.
[5] V. G. Nandakumar, S. Suresh, C. O. Sreekala, S. K. Sudheer, dan V. P. M.
Pillai.” Hemigraphis Colorata as a Natural Dye for Solar Energy Conversion”.
International Symposium on Photonics Applications and Nanomaterials, hal.
4358-4365, India, 2015.
[6] R. Syafinar, N. Gomesha, M. Irwantoa, M. Fareqa, dan Y.M. Irwana. " Cocktail
Dyes From Blueberry and Dragon Fruit in the Application for DSSC”. ARPN
Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 10, No. 15:6348-6353,
2015.
[7] W. F. Ramadhani. Ekstraksi Zat Warna Daun Pare (Mordica Charantia) dan
Aplikasinya pada Dye Sensitized Solar Cell DSSC. Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri Alauddin, Makassar, 2017.
28
[8] D. Eli, G. P. Musa, dan D. Ezra. “Chlorophyll and Betalain as Light-Harvesting
Pigments for Nanostructured TiO2 Based Dye-Sensitized Solar Cells”. Journal
of Energy and Natural Resources, Vol. 5, No. 5:53-58, 2016.
[9] E. A. Adhitya, A. H. Ramelan, dan Suharyana. “Sintesa Titanium dioxide (TiO2)
untuk Dye-Sensitized Solar Cell dengan Antosianin Bunga Rosella (Hibiscus
sabdariffa)”. Indonesian Journal of Applied Physics, Vol. 3, No. 2:181, 2013.
[10] F. M. Agustinus dan N. R. Poespawati. Fabrikasi dan Analisis Sel Surya
Tersensitisasi Dye Berbasis TiO2 dengan Pengaruh Ekstrak Daun Bayam
Merah sebagai Dye Alami. Skripsi, Departemen Teknik Elektro, Universitas
Indonesia, Jawa Barat, 2013.
[11] G. Richhariyaa, A. Kumara, P. Tekasakul, dan B. Guptac. “Natural Dyes for
Dye Sensitized Solar Cell: A Review”. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 69:705–718, 2017.
[12] S. A. Taya, T. M. E. Agez, H. A. A. Mogiar, H. S. Ghamri, dan M. S. A. Latif.
”Solar Cells Sensitized with the Extracts of Hibiscus Sabdariffa and Rosa
Damascena Flowers”. International Journal of Renewable Energy Research,
Vol. 6, No.2:687-694, 2016.
[13] I. C. Maurya, Neetu, A. K. Gupta, P. Srivastava, dan L. Bahadur. “Callindra
Haematocephata and Peltophorum Pterocarpum Fowers as Natural Sensitizers
for TiO2 Thin Film based Dye-Sensitized Solar Cells”. Optical Materials,
60:270-276, 2016.
[14] V. Firmanila. Karakterisasi DSSC pada Semikonduktor ZnO-SiO2 dengan
Pewarna Ekstrak Buah Mangsi dan Daun Jati. Skripsi, Departemen Fisika,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Maulana Malik
Ibrahim, Malang, 2016.
[15] M. S. W. Kumara dan G. Prajitno. Studi Awal Fabrikasi Dye Sensitized Solar
Cell (DSSC) dengan Menggunakan Ekstrak Daun Bayam (Amaranthus
Hybridus L.) sebagai Dye Sensitizer dengan Variasi Jarak Sumber Cahaya
pada DSSC. Skripsi, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2012.
29
[16] D. Dahlan, T. S. Leng dan H. Aziz. “Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)
dengan Sensitiser Dye Alami Daun Pandan, Akar Kunyit Dan Biji Beras Merah
(Black Rice)”. Jurnal Ilmu Fisika (JIF), Vol. 8 No. 1:1-8, 2016.
[17] F. A. Bashir, A. Febri, A. T. Hidayah, N. R. A. Nuraini, dan N. Wulandari.
“Ekstrak Kulit Buah Manggis (Garcinia Mangostana L.) sebagai Dye Sensitiser
Alami pada Dye Sensitized Solar Cell”. Seminar Nasional Pendidikan dan
Saintek, hal. 349-254, Jawa Tengah, 2016.
[18] A. Baharuddin, A. J. Saokani, dan I. A. Risnah. “Karakterisasi Zat Warna
Daun Jati (Tectona Grandis) Fraksi Metanol:N-Heksana sebagai
Photosensitizer pada Dye Sensitized Solar Cell”. Chimica et Natura Acta, Vol.
3 No. 1:37-41, 2015.
[19] S. Yadav, et. al. “Natural Light-harvesting Sensitizers for Dye Sensitized Solar
Cell”. Energy and Environmental Engineering, Vol. 3, No. 4:94-99, 2015.
[20] Mustaqim, A. Haris, dan Gunawan. “Fabrikasi Dye-Sensitized Solar Cell
Menggunakan Fotosensitizer Ekstrak Bunga Rosela (Hibiscus sabdariffa L)
dan Elektrolit Padat Berbasis PEG (Polyethylene Glycol)”. Jurnal Kimia Sains
dan Aplikasi, Vol. 20, No. 2:62-67, 2017.
[21] D. Nugrahawati. Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan
Mawar Merah (Rosa Damascena Mill) sebagai Pewarna Alami Berbasis
Antosianin. Skripsi, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, 2012.
[22] N. Puspitasari, S. R. Adawiyah, M. N. Fajar, G. Yudoyono, A. Rubiyanto, dan
Endarko. “Pengaruh Jenis Katalis pada Elektroda Pembanding terhadap
Efisiensi Dye Sensitized Solar Cells dengan Klorofil sebagai Dye Sensitizer”.
Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 13, No. 1:30-33, 2017.
[23] S. Chadijah, D. Dahlan, dan Harmadi. “Pembuatan Counter Electrode Karbon
untuk Aplikasi Elektroda Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)”. Jurnal Ilmu
Fisika (JIF), Vol. 8, No. 2:78-86, 2016.
[24] A. Supriyanto, A. B. Prasada, Cari, dan U. M. Fadli. “Identifikasi dan
Karakterisasi Ekstrak Ketan Hitam (Oriza Sativa Glutinosa) sebagai
30
Fotosensitizer dalam Pembuatan Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)”. Jurnal
Ilmu Dasar, Vol. 17, No. 1:1-8, 2016.
[25] A. Fitria, A. Amri, dan A. Fadli. “Pembuatan Prototip Dye Sensitized Solar
Cell (DSSC) Menggunakan Dye Ekstrak Buah Senduduk (Melastoma
Malabathricum L) dengan Variasi Fraksi Pelarut dan Lama Perendaman
Coating TiO2”. Jom FTEKNIK, Vol. 3, No.1:1-9, 2016.
[26] C. Indera, Pradana dan D. Susanti. “Analisa Pengaruh Komposisi Graphene-
TiO2 terhadap Unjuk Kerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)”. Jurnal Teknik
POMITS, Vol. 2, No. 1:83-88, 2013.
[27] H. Sugito, S. B. Wahyu, K. S. Firdausi, dan S. Mahmudah. “Pengukuran
Panjang Gelombang Sumber Cahaya Berdasarkan Pola Interferensi Celah
Banyak”. Berkala Fisika, Vol. 8, No. 2:37-44, 2005.
[28] S. Agustini, D. D. Risanti, dan D. Sawitri. “Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell
(DSSC) Berdasarkan Fraksi Volume TiO2 Anatase-Rutile dengan Garcinia
Mangostana dan Rhoeo Spathacea sebagai Dye Fotosensitizer”. Jurnal Teknik
POMITS, Vol. 2, No. 2:131-136, 2013.
[29] A. K. Zak, W. H. A. Majid, M. E. Abrishami, dan R. Yousefi. “X-Ray Analysis
of ZnO Nanoparticles by Williamson-Hall and Size-Strain plot Methods”.
Solid State Science, Vol. 13: 251-256, 2011.
[30] T. Nasukhah dan G. Rajitno. “Fabrikasi dan Karakterisasi Dye Sensitized Solar
Cell (DSSC) dengan Menggunakan Ekstraksi Daging Buah Naga Merah
(Hylocereus Polyrhizus) sebagai Dye Sensitizer”. Jurnal Sains dan Seni
POMITS, Vol. 1, No. 1:1-6, 2014.
[31] Mukarromah. Pengaruh Waktu Peredaman Nanokomposit MgO-SnO2 pada
Larutan Ekstrak Daun Jati dan Buah Mangsi terhadap Efesiensi Dye
Sensitized Solar Cell (DSSC). Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim, Malang, 2016.
[32] H. Aliah dan P. Pitriana. Potensi Aplikasi Bayam Merah dan Jahe Merah
Sebagai Dye pada Sel Surya Berbasis Dye (DSSC). Laporan Akhir Penelitian,
Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, UIN Sunan Gunung
Djati Bandung, 2016.
31
[33] R. Damayanti, Hardeli, dan H. Sanjaya. “Preparasi Dye Sensitized Solar Cell
(DSSC) Menggunakan Ekstrak Antosianin Ubi Jalar Ungu (Ipomoea Batatas
L.)”. Jurnal Sainstek, Vol. 6, No. 2:148-157, 2014.
32
LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel Ukuran Kristal Lapisan TiO2 Dan Dye
1. Tabel Ukuran Kristal Lapisan TiO2
2 Theta β hkl Intensity
Size Kristal (nm)
Strain Metode Schreer Metode
UDM Size Rata-rata
26,3669 0,00424 011 196 33,1924
37,9963 30,1003 0,7307
39,5766 0,00477 004 54 30,5726
49,0144 0,00403 020 234 37,4209
54,8435 0,00402 015 194 38, 0763
56,0060 0,00439 121 202 35,4023
63,5985 0,00399 024 222 40,3938
69,6400 0,00523 116 148 32,0207
71,1820 0,00446 220 154 37,8347
75,8958 0,00305 125 260 57, 0530
2. Tabel Ukuran Kristal Lapisan TiO2+Bunga Kertas
2 Theta β hkl Intensity
Size Kristal (nm)
Strain Metode Scherrer
Metode
UDM Size Rata-
rata
26,0342 0,00300 011 3558 46,9465
49,1777 48,2758 0,1909
37,6691 0,00322 013 372 45,0261
38,5140 0,00302 004 980 48,1299
39,2810 0,00308 112 434 47,3041
48,7371 0,003 020 1410 50,2135
54,5761 0,00311 015 842 49,0024
55,7455 0,00310 121 661 50,0742
62,7809 0,00293 123 368 54,8625
63,3507 0,00306 024 188 52,6922
69,4100 0,00362 116 438 46,1094
70,9282 0,00333 220 482 50,593427
33
3. Tabel Ukuran Kristal Lapisan TiO2+Bunga Pacar Air
2 Theta β hkl Intensity
Size Kristal (nm)
Strain Metode Scherrer
Metode
UDM Size Rata-
rata
26,0464 0,00295 011 3684 47,6302
50,1614 51,7477 0,1013
37,6848 0,00296 013 356 48,9831
38,5299 0,00297 004 884 48,9100
39,2950 0,00299 112 446 48,7300
48,7542 0,00299 020 1312 50,3853
54,5878 0,00292 015 916 52,7901
55,7609 0,00303 121 926 51,2007
62,7916 0,00304 123 310 52,7596
63,3639 0,00306 024 844 52,6966
69,4106 0,00349 116 418 52,3249
70,9370 0,00371 220 444 45,3651
4. Tabel Ukuran Kristal Lapisan TiO2+ Bunga Campuran
2 Theta β hkl Intensity
Size Kristal
Strain Metode Schreer Metode
UDM Size Rata-rata
26,0123 0,00306 011 3646 46, 0241
50,7710 48,9007 0,2130
37,6505 0,00290 013 436 49,9945
38,4904 0,00299 004 1048 48,6049
39,2588 0,00285 112 452 51,1185
48,7206 0,00311 020 1482 48,4344
54,5591 0,0031 015 980 49,8038
55,7275 0,00307 121 1002 50,5589
62,7655 0,00290 123 352 55,4260
63,3295 0,00305 024 926 52,8594
69,3814 0,00340 116 460 49,0849
70,9066 0,00316 220 538 53,5578
75,6526 0,00323 125 686 53,7847
34
Lampiran 2 Tabel Pengujian DSSC
1. Tabel Pengujian DSSC dengan Dye Bunga Kertas
No. Perendaman 48 jam
R (Ω) i (W/cm2) V (Volt) I(A) P (W/cm2) η (%)
1 68000 0,0117 0,204 0,000003 0,000000612 0,001307
2 100000 0,0167 0,319 0,00000319 0,00000101 0,00151
3 200000 0,0167 0,380 0,0000019 0,000000722 0,00108
4 300000 0,0171 0,410 0,00000136 0,000000557 0,000814
5 470000 0,0176 0,417 0,000000887 0,000000369 0,000524
6 560000 0,0179 0,418 0,000000746 0,000000311 0,000434
No. Perendaman 66 jam
R (Ω) i (W/cm2) V (Volt) I(A) P (W/cm2) η (%)
1 68000 0,00815 0,448 0,00000658 0,00000294 0,00901
2 100000 0,00939 0,261 0,00000261 0,000000681 0,00181
3 200000 0,00906 0,408 0,00000204 0,000000832 0,00229
4 300000 0,00941 0,435 0,00000145 0,000000630 0,00167
5 470000 0,00872 0,423 0,0000009 0,000000380 0,00109
6 560000 0,00857 0,419 0,000000748 0,000000313 0,000915
2. Tabel Pengujian DSSC dengan Dye Pacar Air
No. Perendaman 48 jam
R (Ω) i (W/cm2) V (Volt) I(A) P (W/cm2) η (%)
1 68000 0,0160 0,168 0,00000247 0,000000414 0,000646
2 100000 0,0162 0,196 0,00000196 0,000000384 0,000592
3 200000 0,0160 0,253 0,00000126 0,000000318 0,000496
4 300000 0,0153 0,26 0,000000866 0,000000225 0,000367
5 470000 0,0153 0,275 0,000000585 0,000000160 0,000261
6 560000 0,0160 0,258 0,000000460 0,000000118 0,000184
35
No. Perendaman 66 jam
R (Ω) i (W/cm2) V (Volt) I(A) P (W/cm2) η (%)
1 68000 0,0168 0,245 0,000003602 0,000000882 0,00131
2 100000 0,0167 0,387 0,00000387 0,00000149 0,00223
3 200000 0,0166 0,347 0,00000173 0,00000060 0,000903
4 300000 0,0167 0,362 0,00000120 0,00000043 0,000643
5 470000 0,0169 0,371 0,000000789 0,000000292 0,000431
6 560000 0,0167 0,372 0,000000664 0,000000247 0,000369
3. Tabel Pengujian DSSC dengan Dye Campuran
No. Perendaman 48 jam
R (Ω) i (W/cm2) V (Volt) I(A) P (W/cm2) η (%)
1 68000 0,0165 0,427 0,00000627 0,00000268 0,00406
2 100000 0,0184 0,43 0,0000043 0,00000184 0,0025
3 200000 0,0186 0,426 0,00000213 0,000000907 0,00121
4 300000 0,0191 0,424 0,00000141 0,000000599 0,000784
5 470000 0,0186 0,416 0,000000885 0,000000368 0,000494
6 560000 0,0192 0,411 0,000000733 0,000000301 0,000391
No. Perendaman 66 jam
R (Ω) i (W/cm2) V (Volt) I(A) P (W/cm2) η (%)
1 68000 0,0183 0,473 0,00000695 0,00000329 0,00449
2 100000 0,0201 0,479 0,00000479 0,00000229 0,00284
3 200000 0,0200 0,473 0,00000236 0,00000111 0,00138
4 300000 0,0209 0,485 0,00000161 0,000000784 0,000937
5 470000 0,0209 0,478 0,00000101 0,000000486 0,000581
6 560000 0,0200 0,443 0,000000791 0,00000035 0,000438
36
Lampiran 3 Gambar Penelitian
1. Bahan Penelitian
Bunga kertas Bunga pacar air Bubuk TiO2
Aquades Etanol 96% Asam Sitrat
Kalium Iodida Iodine Polyetilen Glikol
Kaca ITO
37
2. Alat Penelitian
XRD UV-Vis FTIR
Furnace Timbangan Ohaus Soniclean
Magnetic Stirrer Spin Coating Kertas Saring
Gelas Kimia Cawan Petri Blender
38
Multimeter Digital Luxmeter Lilin
Pensil 7B Mortar Alu Pipet Tetes
Resistor Aluminium Foil Penjepit Kertas
Kabel Jumper Papan Rangkaian Kabel Penjepit
39
3. Pembersihan Kaca ITO
4. Ekstraksi Dye
5. Pembuatan Pasta TiO2
6. Deposisi Pasta TiO2
40
7. Perendaman Lapisan TiO2 dalam Dye
8. Pembuatan Elektrolit
9. Pembuatan Elektroda Karbon
10. Fabrikasi DSSC
11. Pengujian DSSC