sampul proc snip utk isbn -...

Prosiding Simposium Nasional Inovasi dan Pembelajaran Sains 2011 Tema :

Pembelajaran Sains dan Inovasinya untuk Meningkatkan Pemahaman pada Penerapan Sains dalam Kehidupan yang Ramah Lingkungan dan Hemat Energi

ISBN : 978-602-19655-0-4 Editor : Sparisoma Viridi, Novitrian, Wahyu Hidayat, Fourier Dzar Eljabbar Latief, Agus Suroso, Fatimah Arofiati Noor, dan Dede Enan © 2011 Diterbitkan oleh : Program Studi Magister Pengajaran Fisika FMIPA – ITB Jl. Ganesa 10 Bandung 40132

Organizing Committee

Sparisoma Viridi Wahyu Hidayat Neny Kurniasih Novitrian Fourier Dzar Eljabbar Latief Agus Suroso Fatimah Arofiati Noor Dede Enan Meity Farida Agus S. Eny Zaituniyah

Stirring Committee

Umar Fauzi Euis Sustini Djulia Onggo Oki Neswan

Penyelenggara : Program Studi Magister Pengajaran Fisika FMIPA – ITB Didukung oleh : Himpunan Fisika Indonesia (HFI) Himpunan Fisika dan Fisika Terapan Indonesia (HF2TI) Program Magister Pengajaran MIPA ITB

i

Kata Pengantar

Simposium Nasional Inovasi dan Pembelajaran Sains 2011 (SNIPS 2011) yang telah dilaksanakan pada 22-23 Juni 2011 di kota Bandung merupakan suatu kegiatan ilmiah yang terselenggara berkat kerjasama antara Program Magister Pengajaran MIPA ITB, Himpunan Fisika Indonesia (HFI), dan Himpunan Fisika dan Fisika Terapan Indonesia (HF2TI). Simposium ini merupakan tempat bertukar pikiran para pelaku bidang pembelajaran sains dan matematika yang meliputi para guru, mahasiswa, dosen, dan peneliti.

Lebih dari 100 peserta dari beberapa kota di Indonesia seperti Palembang, Jakarta, Bogor, Bandung, dan Surabaya telah berpartisipasi dalam SNIPS 2011, termasuk di dalamnya lima orang pembicara kunci yang berasal dari Institut Teknologi Bandung (ITB), Universitas Pendidikan Indonesia (UPI), dan Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI).

Kami panitia mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah mendukung dan membantu sehingga SNIPs 2011 dapat terselenggara. Semoga para peserta dapat memperoleh manfaat dari simposium ini dan sampai jumpa dalam SNIPS 2012.

Sparisoma Viridi Ketua SNIPS 2011 Wahyu Hidayat Wakil Ketua SNIPS 2011

Simposium Nasional Inovasi dan Pembelajaran Sains 2011 (SNIPS 2011) Bandung, 22 – 23 Juni 2011

Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia

ii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i

Daftar Isi ii

Khairurrijal, Mikrajuddin Abdullah, dan Maman Budiman, “Antara Pendidikan/Pembelajaran dan Penelitian Rancang Bangun Alat dan Kegiatan (Sekali Mendayung, Dua-Tiga Pulau Terlampaui)” 1

Ismunandar, “SEAMEO QITEP in Science” 5

M. Salman, “Matematika : Dari Definisi dan Aksioma Menuju Cinta” 7

Bambang Widyatmoko, ”Peran Ilmu Fisika Sebagai Pilar Utama Dalam Mendorong Inovasi Teknologi” 14

Didi Teguh Chandra, ”Pengembangan Pendidikan Teknologi Dasar (PTD) di SMP”, 23

Fannia Masterika, Novitrian, dan Sparisoma Viridi, “Pembelajaran Sifat Aliran Fluida Pada Self-Siphon Menggunakan Metode Eksperimen dan Animasi” 47

Agus Purwanto, “Laboratorium Falak, Laboratorium Alternatif yang Murah dan Terpadu” 50

Sri Suharti dan Herman, “Studi Pembentukan Bayangan dalam Mikroskop Optik” 56

Johri Sabaryati dan Maman Budiman, “Perancangan dan Implimentasi Alat Ukur Medan Magnet menggunakan Sensor Efek Hall” 58

Elinda dan Suparno Satira, “P Peran Tapis Terhadap Tingkat Homogenitas Aliran Udara Dalam Pipa” 62

Diana Susyari Mardijanti, Khairul Basar, dan Sparisoma Viridi, “Penentuan Tegangan Tali yang Berputar Secara Eksperimen dan Teori” 66

Rina Susanti, Siti Nurul Khotimah, dan Sparisoma Viridi, “Menentukan Kecepatan Sudut Benda Berotasi dengan Menggunakan Prinsip Optik” 70

Khusnul Khotimah, Siti Nurul Khotimah, dan Sparisoma Viridi, “Pengaruh Panjang Tali, Sudut Awal, dan Massa Bandul terhadap Periode Serta Menentukan Konstanta Redaman pada Ayunan Sederhana” 74

Sitti Balkis, Wahyu Srigutomo, dan Sparisoma Viridi, "Desain Alat Eksperimen Sederhana untuk Menentukan Karakteristik Sistem yang Berosilasi" 78

Islahudin dan Mitra Djamal, "Pengembangan Sensor Getaran Tiga Dimensi Berbasis Koil Datar", 036-INS 81

Dedi Efendi dan Suprijadi, "Pengembangan Model Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) untuk Mempelajari Pengaruh Head dan Debit Air" 85

Sandijal Putra dan Mitra Djamal, "Pengembangan Sensor Getaran Tiga Dimensi Menggunakan Sistem Sensor Fluxgate" 89

Ali Umar Dani dan Suparno Satira, "Interaksi Bola Dalam Aliran Fluida" 92

Chevi Ardiana Rusmawan, Djulia Onggo, dan Irma Mulyani, ”Analisis Kolorimteri Kadar Besi (III) dalam Sampel Air Sumur dengan Metoda Pencitraan Digital” 95


iii

Jaharap Situmorang dan Linus Ampang Pasasa, ”Pemanfaatan Karakteristik Sel Surya Sebagai Media Pembelajaran Fisika Listrik Dinamis” 101

Reni Wedyaningsih dan Fida Madayanti Warganegara, ”Optimasi Kotak Bjerrum Sebagai Alternatif Penentuan Kadar Kolesterol dari Daging Domba”, 106

Noperma dan Jusak Sali Kosasih, “Penggunaan Media Pembelajaran Teori Relativitas Khusus menggunakan Metode Digital Storytelling dengan Program Adobe Flash CS5” 111

Endi Suhendi, “Profil Aktivitas Diskusi dan Hasil Belajar Mahasiswa pada Perkuliahan Fisika Umum Kelas Besar dengan Memanfaatkan e-Learning Berbasis Moodle” 113

Iwan Setiawan dan Doddy Sutarno, “Pembuktian Eksperimental Pengaruh Jumlah Lilitan Pegas dan Diameter Pegas terhadap Konstanta Pegas” 118

Leni Marlina, “Pengembangan Media Pembelajaran Teori Kinetik Gas Berbasis Multimedia” 121

Parlin Sinaga, “Implementasi Model Pembelajaran Cooperative Learning Tipe Team Assisted Individualism pada Pembelajaran Fisika untuk Meningkatkan Prestasi Belajar dan Mengembangkan Generic Skills Siswa” 125

Aan Sugiyanto dan Euis Sustini, "Kajian Fenomena Resonansi Gelombang Pada Beberapa Alat Musik Dan Animasinya Dalam Ponsel Menggunakan Flashlite" 129

Nely Andriani, Imron Husaini, dan Lia Nurliyah, "Efektifitas Penerapan Pembelajaran Inkuiri Terbimbing (Guided Inquiry) pada Mata Pelajaran Fisika Pokok Bahasan Cahaya di kelas VIII SMP Negeri 2 Muara Padang" 133

Ida Sriyanti, "Pengembangan Materi Ajar Kinematika dengan Model Educational Reconstruction" 138

Kokom Komariah dan Euis sustini, "Kajian Konsep Mekanika Pada Pendulum Balistik" 141

Arwan Isliyanti*dan Rizal Kurniadi, ”Pembuatan Kumpulan Pembahasan Miskonsepsi pada Beberapa Topik Materi Mekanika” 144

Wulan Fitriyani dan Enjang Jaenal Mustopa, "Pembuatan Kalorimeter Sederhana dengan Memanfaatkan Bahan-Bahan Dilingkungan Sekitar" 148

Armi Amsiati dan Suprijadi, "Aplikasi Media Game dalam Pembelajaran Materi Fluida" 153

Ius Rusnati dan Rizal Kurniadi, "Pembuatan Bahan Pengayaan (Suplemen) pada Materi Ajar Fisika Nuklir dengan Penekanan pada Reaksi Nuklir Untuk Guru SMA dan MA" 157

Nurohman dan Inge Magdalena, "Desain Alat Untuk Menunjukkan Hubungan antara Gerak Melingkar Beraturan dengan Gerak Harmonis Sederhana untuk Demonstrasi Pembelajaran di SMA" 160

Eka Murdani dan Doddy Sutarno, "Karakterisasi Kawat Untuk Sekering Pengaman" 164

Mhd. Yustar, Indra Noviandri, dan Mitra Djamal, "Pengembangan Kolorimeter dengan Sensor Light Dependent Resistor" 168

Mulia Sari dan Inge Magdalena, "Pengaruh Jumlah Lilitan dan Luas Penampang Kumparan pada Besar Kecepatan Sudut Putaran Motor Listrik sebagai Model Pembelajaran melalui Metode Eksperimen Bagi Siswa SMA" 172


iv

Kurniati dan Deana Wahyuningrum, "Pengembangan Pembelajaran Inkuiri Terbimbing di SMA/MA melalui Penyusunan Modul Praktikum Isolasi dan Identifikasi Senyawa dalam Daun Tanaman Mint (Mentha cordifolia opiz)" 175

Nia Rojbaniati dan Deana Wahyuningrum, “Pengembangan Modul Praktikum untuk SMK Program Keahlian Analisis Kimia Mengenai Sintesis Senyawa 5,5-Difenilimidazolidin-2,4-dion sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Karbon dalam Larutan NaCl 1%” 180

Ellya Panjous Sofa Ningsih dan Lia Dewi Juliawaty, ”Isolasi dan Karakterisasi Metabolit Sekunder dari Kulit Buah Mahoni (Swietenia mahagoni (L.) Jacq)” 185

Khairul Munir dan Neny Kurniasih, “Dampak Penggunaan Multimedia Pembelajaran Gerak Benda Tegar Terhadap Motivasi Belajar Siswa SMK/SMA/MA” 189

Winny Liliawati, Dhani Herdiwijaya, dan Dadi Rusdiana, ”IPBA Terintegrasi berbasis Kecerdasan Majemuk untuk Membekalkan Pemahaman Konsep IPBA” 193

Ius Rusnati dan Euis Sustini, ”Media Pembelajaran Fluida dengan Menggunakan Alat Peraga” 199

Johri Sabaryati dan Euis Sustini , “Penerapan Konsep Gaya Magnet Pada Ayunan Magnetik” 202

Zulkarnain dan Ahmad Muchlis, ” Identifikasi Masalah Belajar Matematika Pada Siswa” 206

Elinda dan Euis Sustini, ”Pembuatan Animasi Pembelajaran Teori Toricelli Menggunakan Program Flash” 209

Hamdi Akhsan dan Supardi, ”Telaah Gerak Parabola: Sifat Ellips dalam Gerak Parabola” 212

Sigit Nugroho dan Ismunandar, ”Identifikasi Miskonsepsi Siswa Kelas XII SMA Pokok Bahasan Reaksi Redoks dan Elektrokimia serta Upaya Pencegahannya” 215

Ida Widiyaningsih dan Rukman Hertadi, ”Aktivitas Enzim Karbonik Anhidrase VI Pada Air Liur Perokok dan Bukan Perokok” 220

Muh. Afturizalinur Adaminata dan I Nyoman Marsih, ”Analisis Kesalahan Konsep Siswa SMA pada Pokok Bahasan Kesetimbangan Kimia”, 086-EDU 225

Ahmadi dan Barnas Holil, ”Studi Elektroplating Nikel-krom pada Baja Tipe ST 37 untuk Pembelajaran Kimia Sekolah Menengah Atas” 230

Yoram Enggelina Koy dan Djulia Onggo, ”Demonstrasi Penyimpanan Gas Hidrogen untuk Pembelajaran Kimia” 233

Eko Setyo Adi Abdul Wahid, Irma Mulyani, dan I Nyoman Marsih, ”Penggunaan Sphygmomanometer Sebagai Alat Peraga Pembelajaran Kinetika Kimia” 237

Kokon Suhiwa, Aep Patah, dan Djulia Onggo, ”Sintesis Metal Organic Frameworks (MOFs) dari Niobium (V) Oksida dan Asam Benzena-1,4-Dikarboksilat” 242

Hendra Yeni dan Bunbun Bundjali, ”Memahami Konsep Energetika dan Kesetimbangan Reaksi Kimia pada Sel Galvani” 248

Vidya Ikawati dan Sparisoma Viridi, ”Studi Awal CMS RBL Departemen Fisika ITB” 252

Fahmiyah Alwi dan Indra Noviandri ”Pembuatan Kertas Indikator Asam Basa dari Ekstrak Bunga” 256


v

Lilik Latipah dan Ismunandar, “Identifikasi Sifat Listrik Baterai Umbi sebagai Bahan Kajian Praktikum Elektrokimia di SMA/MA” 261

Siti Roehanatun Zahro, Bunbun Bundjali, “Sel Galvani Menggunakan Floral Foam” 265

Zainal Alim, I Nyoman Marsih, dan Yessi Permana, “Senyawa Kompleks Bn(CO)Co(CO)3PPh3 Sebagai Katalis Untuk Aplikasi Polimerisasi Karbonilatif Undesenol” 269

Siti Hamidah dan Buchari, “Penetapan Karbon Organik Total dalam Limbah Cair Tapioka Menggunakan K2Cr2O7 sebagai Oksidator” 274

Wewen Nurwenda dan Suryo Gandasasmita, ”Studi Efektivitas Campuran Serbuk Biji Kelor dan Tawas Sebagai Koagulan Terhadap Kation Logam Berat dalam Air Tanah” 277

Nunung Nurelah dan Lia Dewi Juliawaty, ”Kajian Fitokimia Daun Cantigi Beureum (Rhododendron retusum var. retusum)” 281

Yati Susanah dan Widayani, ”Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Menggunakan Arang dan Serat Bambu Apus dengan Matriks Epoxy Resin” 286

Sumarno dan Djulia Onggo, ”Komposit Fe(Htrz)3(BF4)2 – nata de coco sebagai Media Pembelajaran Praktis untuk Senyawa Kompleks” 290

Lolita A. M. Parera dan Enny Ratnaningsih, ”Isolasi dan Uji Aktivitas Lipase dari Staphylococcus aureus” 294

Ika Yudiswastika dan Didin Mujahidin, ”Pengaruh Kandungan Air dalam Katalis Asam Padat pada Bio-ETBE (Etil Tersier Butil Eter) dalam Skala Laboratorium” 299

Yeni Yuniarti, Muhamad Ali Zulfikar, dan Aminudin Sulaeman, ”Pemisahan Unsur Neodimium Dari Unsur Tanah Jarang Dengan Teknik Membran Cair Berpendukung Hollow Fiber Dan Pengendapan Bertingkat” 303

Zainuddin Tjane, Muhamad A. Martoprawiro, dan Aep Patah, ”Pemodelan bagi Pengaruh Mg, Nb, dan Cd terhadap Disosiasi Mg–H pada Sistem MgH2” 308

Muhamad Tang dan Veinardi Suendo, ”Pengaruh penambahan pelarut organik terhadap tegangan permukaan larutan sabun” 312

Neni Suryamah dan Didin Mujahidin, ”Temperatur Optimum Untuk Sintesis ETBE (Etil Tersier Butil Eter) cari Isobutena Dan Etanol Yang Dikatalisis oleh Amberlyst 15 Pada Skala Mini” 319

Ririn Riyani dan Yana Maolana Syah, ”Senyawa Turunan Asetofenon dari Daun Euphorbia milii” 323

Iis Sutji Rachmawati dan Ciptati, ”Isolasi Senyawa Antioksidan Dari Daun Sirih Merah (Piper crocatum)” 327

Nenden Sumartini dan Aminudin Sulaeman, ”Pemisahan Serium (IV) dari Mineral Monasit Bangka dengan Teknik Mebran Cair Berpendukung Hollow Fiber (Hfslm) dan Pengendapan Bertingkat” 334

Sri Wahyuni dan Aminudin Sulaeman, ”Pemisahan Logam Tanah Jarang dari Mineral Monasit Bangka dengan Teknik Membran Cair Berpendukung Hollow Fiber (HFSLM)” 340

Dian Widianingsih dan Rukman Hertadi, ”Pembuatan dan Aplikasi Osmometer Telur sebagai Media untuk Mempelajari Efek dan Potensial Donnan” 345

Fadhlina Syarif dan Suryo Gandasasmita, ”Ekstraksi Fasa Padat Emas Dalam Limbah Sepuh Emas Dengan Metode Solvent-Impregnated Resin (SIR)” 349


vi

Erma Yulihastin dan Ibnu Fathrio, “Analisis Anomali Curah Hujan 2010 di Benua Maritim Indonesia Berdasarkan Data 3B42 Satelit TRMM” 352

Mimin Iryanti, Taufik Ramlan R., dan Nanang Dwi Ardi, “Identifikasi Bawah Permukaan di Wilayah Desa Kayuambon Lembang Kabupaten Bandung Barat” 357

Ninong Komala dan Novita Ambarsari, "Variasi Temporal dan Spasial Ozon Troposfer Indonesia Berbasis Observasi Sensor OMI Satelit AURA Serta Kaitannya Dengan Variasi Temperatur" 361

Sunardi, Triyanta, dan Moedji Raharto," Sebuah Tinjauan untuk Hilal di Pertengahan Solstice Desember dan Ekuinoks Maret, dan di Pertengahan Ekuinoks September dan Solstice Desember " 366

Dessy Gusnita, "Peningkatan Konsentrasi Black Karbon Akibat Kebakaran Hutan di Indonesia", 371

Novita Ambarsari dan Ninong Komala, "Variabilitas Ozon Stratosfer di Wilayah Indonesia Hasil Observasi Instrumen Microwave Limb Sounder (MLS) Satelit AURA" 376

Rudy Prihantoro, Nurhasan dan Dini Firiani, “Simulasi Aktivitas Gunung Api Menggunakan Tensor Fasa Metode Magnetotellurik” 381

Alamta Singarimbun dan Asri Widyapuri, ”Studi Metode Hambatan Jenis untuk Analisa Distribusi Polutan di dalam Tanah” 386

Johri Sabaryati, Nurwulan Fitriyanti, Ali Amran, Linda Sekar Utami dan Euis Sustini, “Eksperiment Penentuan Indeks Bias Cairan dengan Menggunakan Cermin Cekung” 392

Dadi Rusdiana dan Siska Ayu Nirmala, “Pengaruh Dipping Time Elektroda Kerja Ke Dalam Larutan Dye-Fotosensitizer Eosin Y Terhadap Efisiensi Sel Surya Jenis Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)” 396

Iis Nurhasanah, Ida Nursanti, Arik, Heri Sutanto dan Zaenul Muhlisin, "Analisis Difraksi Sinar-X Serbuk Nanokristal CeO2 yang Disintesis dalam Campuran Pelarut Aquades/Alkohol" 401

Ismet Rahadi dan Pepen Arifin, "Disain dan Implementasi Sistem Pengukuran Resistivitas dan Efek Hall Bahan Semikonduktor" 405

Linda Sekar Utami dan Widayani, ”Pemanfaatan Sampah Daun Manggis Menjadi Briket Bioarang sebagai Bahan Bakar Alternatif” 408

Sparisoma Viridi, Nuning Nuraini, Mohammad Samy, Ayu Fitriyanti, Ika Kusuma Adriani, Nurwenda Amini, and Ganjar Santoso , “Rise Time of Spherical Intruder in Granular Fluid” 412

M. Samy Baladram, Ayu Fitri Yanti, Nurwenda Amini, Ika Kusuma Adriani, Nuning Nuraini, dan Sparisoma Viridi, “Efek Kacang Brazil dengan Intruder Prisma Segitiga-Terbalik” 417

Haerul Pathoni, Sparisoma Viridi, dan Khairul Basar, "Menentukan Induktansi Solenoida Berpenampang Bujursangkar Secara Teori, Ekperimen, dan Komputasi" 421

Dani Irawan, Siti Nurul Khotimah, dan Sparisoma Viridi, ” Pemodelan Gerak Elektron Dalam Pengaruh Medan Magnet Konstan Menggunakan Metode Euler dengan Korektor Normalisasi Kecepatan” 425

Endang Haryati, Rena Widita, dan Sparisoma Viridi, ”Optimasi Sudut Proyeksi pada Rekonstruksi Citra CT” 429


vii

Seramika Ari Wahyoedi and Sparisoma Viridi, ”One-Dimensional Bouncing-Ball System on a Sinusoidal Plate” 433

Riri Jonuarti dan Freddy Haryanto, "Analisis Model Fluida Casson untuk Aliran Darah Dalam Stenosis Arteri" 437


ISBN : 978-602-19655-0-4 396

Pengaruh Dipping Time Elektroda Kerja ke dalam Larutan Dye-Fotosensitizer Eosin Y Terhadap Efisiensi Sel Surya Jenis Dye

Sensitized Solar Cell (Dssc)

Dadi Rusdiana*, Parlindungan Sinaga, Yuyu R.Tayubi dan Siska Ayu Nirmala

Abstrak

Dye Sensitized Solar Cell atau DSSC merupakan sel surya generasi ketiga yang dibuat dengan menggabungkan material inorganik dan organik. Pada DSSC penyerapan cahaya dan pemisahan muatan dilakukan dalam proses berbeda dan material berbeda. Penyerapan cahaya dilakukan oleh molekul dye dan pemisahan muatan dilakukan oleh material semikonduktor nanokristalin yang memiliki celah pita lebar. Pada penelitian ini telah dibuat prototipe DSSC berbasis Titanium Dioksida (TiO2) dengan menggunakan larutan Eosin Y sebagai dye-fotosensitizer. DSSC yang dibuat memiliki tiga komponen utama, yaitu elektroda kerja (working electrode), larutan elektrolit, dan elektroda pembanding (counter electrode). Elektroda kerja terdiri dari kaca ITO (Indium Tin Oxide) yang di atasnya dideposisikan lapisan TiO2 yang menyerap dye Eosin Y. Elektroda pembanding terdiri dari ITO yang dilapisi karbon, sedangkan larutan elektrolit yang digunakan adalah pasangan redoks I-/I3-. Dalam penelitian ini telah dibuat tiga sampel DSSC, yaitu sampel yang memiliki dipping time 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Dipping time adalah waktu perendaman elektroda kerja ke dalam larutan eosin Y. Dipping time akan mempengaruhi penyerapan molekul-molekul dye Eosin Y oleh lapisan TiO2. Pengujian sampel DSSC dilakukan dengan cara menyinari DSSC dengan menggunakan lampu halogen dengan intensitas tetap, yaitu 4,45808 x 10-4 watt/cm2, selanjutnya diukur tegangan dan arus yang dihasilkan oleh DSSC. Luas lapisan aktif penyinaran adalah 0,6 cm2. Nilai efisensi DSSC ditentukan dengan metode kurva arus dan tegangan. Hasil penelitian menunjukkan sampel 2 jam memiliki efisiensi tertinggi yaitu 17,70 x 10-3 %, kemudian diikuti sampel 3 jam dan 1 jam, yaitu 11,80 x 10-3 % dan 9,36 x 10-3 %.

Kata kunci: DSSC, TiO2, Eosin Y, Dipping Time, Efisiensi

Pendahuluan

Dye Sensitized Solar Cell atau DSSC merupakan salah satu jenis sel surya yang dikembangkan sebagai alternatif penyediaan sumber energi listrik dengan menggunakan gabungan material semikonduktor organik dan inorganik. Konsep dasar DSSC sama dengan konsep fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan. DSSC berpotensi menggantikan sel surya berbasis silikon karena fabrikasi DSSC tidak memerlukan bahan yang kemurniannya tinggi sehingga biaya proses fabrikasinya relatif rendah. Pada dasarnya, prinsip kerja DSSC merupakan suatu siklus transfer elektron oleh komponen-komponen DSSC. Komponen-komponen DSSC itu antara lain elektroda kerja (working electrode), elektroda pembanding (counter electrode), dan larutan elektrolit. Elektroda kerja terdiri dari sebuah kaca konduktif transparan atau Transparent Conductive Oxide (TCO), seperti Indium Tin Oxide (ITO) sebagai substrat. Di atas lapisan konduktif ITO dideposisikan bahan semikonduktor inorganik Titania Dioksida (TiO2) fasa anatase yang memiliki energi gap sekitar 3,2 eV. Di atas lapisan TiO2 diendapkan pula lapisan aktif dye. Dye adalah zat warna yang dapat digunakan sebagai fotosensitizer atau

material yang dapat bertindak sebagai penyerap energi foton.

Salah satu aspek yang mempengaruhi kinerja dari DSSC adalah jumlah molekul dye yang dapat diserap oleh lapisan TiO2. Semakin banyak molekul dye yang terserap maka semakin besar pula penyerapan foton yang dapat dilakukan oleh DSSC, hal ini akan berdampak pada efisiensi konversi energi dari DSSC tersebut. Banyaknya molekul dye yang terserap pada lapisan TiO2 dipengaruhi oleh dipping time atau waktu perendaman lapisan TiO2 pada elektroda kerja ke dalam larutan dye [1-2]. Pada tahun 2009, Kasyiful Fuadi [3] membuat DSSC dengan menggunakan dye ketan hitam dan memvariasikan dipping time selama 6 jam, 12 jam, 24 jam, dan 36 jam. Dari keempat dipping time tersebut, DSSC yang memiliki efisiensi konversi tertinggi adalah DSSC yang direndam selama 12 jam, yaitu sebesar 0,00235%. Setiap dye yang digunakan sebagai fotosensitizer memiliki dipping time optimum yang berbeda. Ada dye yang hanya membutuhkan waktu yang singkat dan ada pula dye yang membutuhkan waktu cukup lama untuk terserap secara sempurna pada lapisan TiO2. Hal ini dikarenakan setiap dye memiliki struktur


ISBN : 978-602-19655-0-4 397

molekul yang berbeda, sehingga karakter terserapnya juga berbeda-beda.

Salah satu jenis dye yang digunakan sebagai fotosenstizer adalah Eosin Y. Pada tahun 2007, Panwar Suri [4] dan kelompok penelitiannya melakukan penelitian penggunaan Eosin Y sebagai fotosensitizer pada DSSC berbasis ZnO dan mendapatkan hasil yang cukup memuaskan dengan nilai IPCE sekitar 53% pada panjang gelombang 520 nm dan efisiensi kuantum sekitar 12 %. Selain itu keunggulan Eosin Y adalah harganya jauh lebih rendah dibandingkan dengan dye Ruthenium Bipyridyl Complex atau Ru(dcbpy)2, yaitu dye yang sering digunakan sebagai fotosensitizer pada DSSC, namun hampir memiliki karakter yang sama dengan Ru(dcbpy)2. Hal ini berarti Eosin Y memiliki karakteristik yang baik sebagai fotosensitizer.

Metode Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain kaca konduktif Indium Tin Oxide (ITO glass) ukuran 2 x 2 cm sebanyak 6 slide, larutan dye Eosin Y, ethanol, serbuk TiO2 P25 dari MERCK, Polyvinyl Alcohol (PVA), karbon dari grafit pensil kayu, lithium iodide 0.5 M, iodine 0.05 M, serta larutan 3-methoxypropionitril. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : hot plate, tube furnace, pipet, penjepit/pinset, spatula, selotip, klip binder, gunting dan cutter, pensil kayu, magnetic stirrer, gelas kimia, neraca digital, roller (pemerata pasta), mortar, pembatas dari film plastik dengan lubang seluas 0,6 cm2, serta penggaris.

Elektroda pembanding untuk DSSC dibuat dari kaca konduktif ITO yang di atasnya dilapisi karbon yang berasal dari dari pensil 2B. Untuk membentuk kontak yang baik sesama partikel karbon dan ITO maka elektroda tersebut dipanaskan pada temperatur 400o C selama 15 menit. Sedangkan larutan elektrolit dibuat dengan mencampurkan 0,8 gram lithium iodida ke dalam 10 ml 3-methoxypropionitrile, kemudian diaduk hingga rata. Selanjutnya menambahkan 0,127 gram iodine ke dalam larutan tersebut. Sebelum digunakan, larutan elektrolit disimpan terlebih dahulu dalam wadah tertutup.

Larutan dye yang digunakan adalah Eosin Y dalam ethanol dengan konsentrasi 5 mM. Dalam penelitian ini akan dibuat 20 ml larutan dye.

Elektroda kerja dibuat dari kaca konduktif ITO yang di atasnya dideposisikan TiO2. TiO2 diendapkan di atas kaca konduktif ITO dengan teknik doctor-blade. Teknik ini membutuhkan TiO2 dalam bentuk pasta. Agar deposisi TiO2 ini menjadi lebih baik, elektroda ini disintering pada

temperatur 150o selama 10 menit. Lalu didinginkan hingga mencapai temperatur ruang. Elektroda kerja yang telah disiapkan, direndam dalam 20 ml larutan dye Eosin-Y 5 mM selama 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Selanjutnya elektroda tersebut dicuci bersih dengan menggunakan ethanol dan dikeringkan.

Selanjutnya, di atas elektroda kerja yang telah dibuat tersebut diletakkan pembatas plastik. Lubang pada pembatas tepat berada di atas lapisan TiO2, kemudian tepat di atas lubang ditetesi beberapa tetes larutan elektrolit. Elektroda pembanding kemudian diletakkan di atas elektroda kerja dengan struktur berlapis atau sandwich yang menghadap satu sama lain. Ketika ditempelkan, kedua elektroda tersebut dipasang tidak sejajar satu sama lain kemudian jepit kedua elektroda dengan binder klip. DSSC siap untuk diuji.

Pengujian karakteristik tegangan dari sel surya dssc dilakukan pada ruangan gelap dengan menggunakan sumber lampu halogen dengan intensitas 4,45808 x 10-4 watt/cm2. Skema rangkaian pengujian arus tegangan sel surya DSSC ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 1. Skema pengujian karakteristik arus tegangan sel surya DSSC.

Hasil dan diskusi

Analisis Nanopori Titanium Dioksida (TiO2)

Berdasarkan hasil XRD yang ditunjukkan oleh Gambar 2, pola difraksi sinar-X pada sampel TiO2 memperlihatkan bahwa TiO2 mempunyai fasa kristal anatase yang bersesuaian dengan Joint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) no 21-1272. Fase anatase dibutuhkan dalam pembuatan DSSC, karena pada fase ini TiO2 bersifat fotoaktif. Intesitas pola difraksi yang dihasilkan pun cukup tinggi dan tegas, hal ini menunjukkan bahwa TiO2 mempunyai derajat kristalinitas yang baik. Hal ini berimplikasi pada proses difusi elektron pada TiO2 yang akan lebih cepat sehingga proses transfer elektron untuk DSSC secara


ISBN : 978-602-19655-0-4 398

keseluruhan akan lebih tinggi dan secara tidak langsung dapat meningkatkan efisiensi sel surya.

Gambar 2. Pola difraksi sinar-x pada TiO2

Gambar 3. Foto SEM pada sampel TiO2

Hasil SEM seperti pada Gambar 3 memperlihatkan sampel TiO2 mengandung sejumlah jaringan partikel yang membentuk struktur nanopori dengan ukuran partikel dan pori lebih kecil dari 100 nm. Struktur pori yang terlihat umumnya adalah struktur pori antar partikel sedangkan struktur pori dalam partikel tidak terlihat karena keterbatasan resolusi alat. Struktur nanopori dari TiO2 merupakan karakteristik penting untuk aplikasinya dalam fabrikasi DSSC, karena posisi molekul dye akan berada pada pori-pori tersebut. Ukuran pori yang berskala nano akan meningkatkan jumlah pori yang terbentuk, sehingga molekul dye yang terserap akan lebih banyak.

Analisis Spektrum Serapan Eosin Y

Spektrum serapan cahaya oleh Eosin Y diukur pada rentang panjang gelombang 400 - 700 nm. Hasil karakterisasi spektrum serapan memperlihatkan bahwa Eosin Y memiliki spektrum yang cukup lebar yang terletak pada rentang 400 nm hingga sekitar 570 nm. Rentang spektrum ini berada pada spektrum ungu hingga kuning pada rentang cahaya tampak. Gambar 4 memperlihatkan bahwa Eosin Y dominan menyerap spektrum hijau (500-550 nm) dengan

intensitas maksimum pada panjang gelombang 530,5 nm. Hal ini bersesuaian dengan larutan Eosin Y yang berwarna jingga.

Gambar 4. Hasil Serapan Cahaya pada Eosin-Y dengan UV-Vis Spektrofotometer.

Karakterisasi I-V dan Efisiensi DSSC

Untuk mengetahui kinerja DSSC dilakukan pengukuran karakteristik arus tegangan di bawah penyinaran lampu halogen dengan intensitas 4,45808 x 10-4 watt/cm2. Hasil karakterisasi arus dan tegangan DSSC yang memiliki dipping time 1 jam, 2 jam dan 3 jam ditunjukkan Gambar 5. Nilai arus hubungan singkat (Isc) dan tegangan lingkar buka (Voc) untuk masing-masing DSSC didapatkan dari persamaan kurva fitting masing-masing grafik. Nilai Isc adalah nilai titik kurva fitting dengan sumbu vertical, untuk kasus ini adalah sumbu arus, dan nilai Voc adalah nilai titik potong kurva fitting dengan sumbu horizontal, untuk kasus ini adalah tegangan. Parameter-parameter performa sel surya ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Parameter sel surya DSSC

Karakterisasi I-V

Sampel 1 jam

Sampel 2 Jam

Sampel 3 Jam

Isc (µA) 0,7 1 10 Voc (mV) 54,2 71,0 65,5 Pm (µW) 0,025 0,047 0,032

FF 0,660 0,667 0,048 Efisiensi (%) 0,00936 0,0177 0,0118

Nano Pori


ISBN : 978-602-19655-0-4 399

Gambar 5. Karakteristik I-V Sel Surya DSSC.

Hasil perhitungan efisiensi untuk masing-masing sampel DSSC menunjukkan bahwa sampel yang memiliki efisiensi konversi energi tertinggi adalah sampel yang memiliki dipping time 2 jam, yaitu 17,7 x 10-3 %. Kemudian diikuti sampel 3 jam dan 1 jam. Hal ini berarti bahwa dipping time optimum untuk DSSC berbasis TiO2 dengan fotosensitizer Eosin Y dengan luasan aktif 0,6 cm2 adalah 2 jam. Jika perendaman dilakukan lebih lama, maka akan terjadi penurunan efisiensi konversi pada DSSC. Dipping time mempengaruhi jumlah dye yang terserap pada lapisan TiO2. Seiring dengan meningkatnya dipping time, maka jumlah molekul dye yang terserap pun akan semakin banyak, namun penyerapan ini akan saturasi pada nilai tertentu [5]. Penyerapan dye akan berdampak pada efisiensi DSSC. Efisiensi tertinggi dicapai sampel DSSC dengan dipping time 2 jam, selanjutnya efisiensi menurun.

Penurunan efisiensi DSSC untuk sampel 3 jam dapat disebabkan adanya aggregation atau pengumpulan molekul-molekul dye. Interaksi antara molekul-molekul dye yang bertumbuk dan berkumpul mempengaruhi waktu hidup elektron. Waktu hidup elektron adalah lamanya elektron berada dalam keadaan tereksitasi. Interaksi antar molekul dye ini dapat mempercepat kembalinya elektron pada keadaan dasar, sehingga mempersingkat waktu hidup elektron tersebut. Waktu hidup elektron akan menurun seiring meningkatnya pengumpulan molekul-molekul dye. Efek pengumpulan molekul dye ini dapat dikontrol melalui berbagai metode, salah satunya dengan cara memodifikasi struktur dye dengan menambahkan bahan inorganic [6]. Efek pengumpulan pada molekul dye dipengaruhi oleh bentuk struktur molekul dye. Struktur yang cenderung datar akan memperbesar peluang pengumpulan molekul dye sehingga dapat menurunkan efisiensi. Struktur yang bengkok atau bent structure dapat menekan efek dari pengumpulan dye, sehingga penurunan tidak terjadi [2].

Kesimpulan

Dipping time atau waktu perendaman elektroda kerja ke dalam larutan dye Eosin Y sebagai fotosensitizer mempengaruhi efisiensi DSSC berbasis TiO2. Hasil penelitian menujukkan bahwa efisiensi DSSC mengalami peningkatan dari 0.00936 %, untuk sampel dengan dipping time 1 jam, menjadi 0.0177 %, untuk sampel dengan dipping time 2 jam. Selanjutnya nilai efisiensi tersebut menurun menjadi 0.0118 % untuk sampel dengan dipping time 3 jam.

Ucapan terima kasih

Penulis mengucapkan terimakasih kepada UPI yang telah mendanai penelitian ini melalui hibah penguatan Kompetensi 2011.

Referensi

[1] Kim,Seok-soon.Yum,Jun-Ho.Sung,Yung Eun.2003. Improved Performance of A Dye-Sensitized Solar Cell Using A Tio2/Zno/Eosin Y Electrode. Solar Energy Materials & Solar Cells 79 495–505, (2003)

[2] Nuay,Villari A.. Thiophene Linked Porphyrin Derivatives for Dye Sensitized Solar Cell. Bull. Korean Chem. Soc No. 12 (30), 2871-2872,(2009).

[3] Fuadi, M Kasyiful, Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) menggunakan Dyes Ketan Hitam. Skripsi sarjana pada Fakultas Teknik Fisika ITB Bandung : tidak diterbitkan,(2009).


ISBN : 978-602-19655-0-4 400

[4] Suri, P.Panwar, M.Mehra,RM, Photovoltaic performance of dye-sensitized ZnO solar cell based on Eosin-Y photosensitizer. Materials Science-Poland, Vol. 25(1), (2007).

[5] Kim,Young G., Molecular Assembly by Sequential Ionic Adsorption of Nanocrystalline TiO2 and a Conjugated Polymer. Journal Of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry 12 (A40),1307–1316, (2003).

[6] Khazraji,Ali C., Controlling Dye (Merocyanine-540) Aggregation on Nanostructured TiO2 Films. An Organized Assembly Approach for Enhancing the Efficiency of Photosensitization. J. Phys. Chem. B (103), 4693-4700, (1999).

Dadi Rusdiana* Laboratorium Fisika Material Fisika, FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia [email protected]

Yuyu R.Tayubi Laboratorium Fisika Material Fisika, FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia

Parlindungan Sinaga Laboratorium Fisika Material Fisika, FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia

Siska Ayu Nirmala Laboratorium Fisika Material Fisika, FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia

*Corresponding author

sampul proc snip utk isbn -...

Documents