dye sensitized solar cell (dssc) - digilib.uns.ac.id · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ISOLASI SENYAWA ANTOSIANIN DARI BUNGA MAWAR

MERAH (Rosa hybrida Hort) SEBAGAI SENSITIZER PADA

DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

Disusun Oleh :

LIA WULANDARI

M 0309031

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Januari, 2014


commit to user

ii


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ” ISOLASI

SENYAWA ANTOSIANIN DARI BUNGA MAWAR MERAH (Rosa hybrida

Hort) SEBAGAI SENSITIZER PADA DYE SENSITIZED SOLAR CELL

(DSSC)” adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi,

dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 15 Januari 2014

Lia Wulandari


commit to user

iv

ISOLASI ANTOSIANIN DARI BUNGA MAWAR MERAH (Rosa hybrida

Hort) SEBAGAI SENSITIZER PADA DYE SENSITISED SOLAR CELL

(DSSC)

LIA WULANDARI

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah dilakukan isolasi senyawa antosianin dari bunga Rosa hybrida Hort

sebagai sensitizer pada Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Proses ekstraksi

dilakukan dengan metode maserasi menggunakan pelarut etanol dengan

penambahan HCl. Ekstrak etanol dipisahkan dan dimurnikan dengan metode

kromatografi (Kromatogafi vakum cair dan kromatografi gravitasi) yang dipandu

dengan KLT. Senyawa hasil isolasi diidentifikasi dengan spektrofotometer UV-

Vis, FT-IR,13

C-NMR dan ¹H-NMR. Berdasarkan hasil analisis data, senyawa

yang teridentifikasi merupakan cyanidin yang mengikat 2 glikosida. Struktur

DSSC dibuat dengan menggunakan semikonduktor TiO2 anatase yang

disensitisasi dye ekstrak dan dye hasil isolasi. Adsorbsi dye terhadap lapisan TiO2

diidentifikasi dengan spektrofotometer FTIR dan UV-Vis. Identifikasi FTIR

lapisan TiO2 berhasil mengabsorp dye ekstrak maupun dye hasil isolasi. Hasil

analisis spektrofotometer UV-Vis lapisan TiO2/dye sudah aktif pada serapan 500-

550 nm. Karakteristik arus dan tegangan dipelajari dengan Keithley 2602A source

meter. Penggunaan dye hasil isolasi untuk sensitisasi lapisan TiO2 mempengaruhi

kinerja dari DSSC. Dari hasil pengujian, dye hasil isolasi dapat meningkatkan

efisiensi sebanyak 0,041 %.

Kata Kunci : Antosianin, Rosa hybrida Hort, Sensitizer, Solar Cell


commit to user

v

ISOLATION OF ANTHOCYANIN FROM ROSE FLOWER (Rosa hybrid

Hort) FOR SENSITIZER IN DYE SENSITISED SOLAR CELL (DSSC)

LIA WULANDARI

Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences

Sebelas Maret University

ABSTRACT

Anthocyanin was isolated from the Rosa hybrid Hort for sensitizer in Dye

Sensitized Solar Cell (DSSC). Extraction was performed by maceration using

ethanol with the addition of HCl as solvent. Ethanol extract was separated and

purified by chromatography methode (vacumm liquid chromatography and

gravitation chromatography) which were guided by thin layer chromatography.

Identification of isolated compound was determined by UV-Vis, FT-IR, 13

C-NMR

and 1H-NMR spectrophotometer. The compound was identified as cyanidin

binding two glycosides. DSSC structure made using semiconductor anatase TiO2

sensitized with dye from crude extracts and isolated compound. Adsorption of the

dyes to the TiO2 layer was determined by FTIR and UV-Vis spectrophotometer.

FTIR identification showed that TiO2 layer can absorb the dye from crude extracts

and isolated compound. The results of the analysis UV-Vis spectrophotometer

showed that TiO2/dye layer active at 500-550 nm. Current and voltage character

was determined by Keithley 2620A source meter. The isolated compound dye for

sensitization TiO2 layer can influence performance of DSSC. The isolated

compound dye can improve the efficiency of as much as 0.041%.

Key words: Anthocyanin, Rosa hybrid Hort, Sensitizer, Solar cell


commit to user

vi

MOTTO

“Allah tidak akan membebani seseorang melainkan sesuai dengan

kesanggupannya.”

(Q.S. Al-Baqarah: 286)

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.

Maka apabila kamu telah selesai dari suatu urusan, kerjakanlah

dengan sungguh-sungguh urusan yang lain”

(Q.S. Al-Insyirah : 6-7)

“Boleh jadi Allah akan mengabulkan harapan kita dengan tidak

memberi apa yang kita inginkan, karena Dia Maha Tahu bahaya yang

akan menimpa dibalik keinginan kita”

(Aa Gym)


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

yang telah memberikan doa, semangat dan terima kasih telah

memberikan kepercayaan kepadaku selama ini. Maaf kalau tidak

bisa menyelesaikan ini semua tepat waktu .

Terima kasih sudah mempercayakan penelitianya kepada kami dan

terima kasih untuk kesabaran dan bimbingannya selama penelitian

Hartini, Nurul Naning, Ike, Ariantama, Frenandha dan Panji, terima

kasih untuk kekompakan, kebersamaan selama ini, mungkin nanti

kita akan merindukan masa indah ini.

Terutama untuk Nina, Prima, Muthi, Widya terima kasih atas

bantuannya selama ini

Untuk mb bintary, mas dony, mas wahru dan mb izzah terima

kasih atas bantuannya, akhirnya skripsiku kelar jugaaaa ^_^


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, karunia

dan ijin-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk

memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan

Kimia FMIPA, UNS. Dalam penyusunan laporan ini, penulis tidak lepas dari

bimbingan, pengarahan dan bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan

ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Eddy Heraldy, M.Si selaku ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS.

1. Bapak M.Widyo Wartono, M.Si selaku pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan, arahan dan kesabaran selama menyelesaikan

skripsi.

2. Bapak Risa Suryana, M.Si selaku pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan dan arahan selama menyelesaikan skripsi.

3. Ibu Desi Suci Handayani, M.Si selaku pembimbing akademik yang telah

memberikan bimbingan dan motivasinya.

4. Ibu Sayekti selaku ketua Laboratorium MIPA Terpadu serta pembimbing

tim riset inorganik, terima kasih atas kesabaran dan bimbingan selama

penelitian.

5. Bapak Edi pramono, M.Si selaku ketua Laboratorium Kimia FMIPA UNS,

serta mas Anang dan mbak Nanik atas bantuannya selama penelitian.

6. Seluruh Dosen di Jurusan Kimia, FMIPA UNS atas ilmu yang berguna

dalam menyusun skripsi.

Penulis mengucapkan terima kasih untuk semua pihak yang telah berjasa

kepada penulis khususnya dalam penyelesaian skripsi ini. Skripsi ini masih jauh

dari sempurna untuk itu penulis senantiasa mengharapkan saran dan kritik yang

membangun bagi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat

bagi pembaca.

Surakarta, 15 Januari 2014

Lia Wulandari


commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN.................................................................... iii

HALAMAN ABSTRAK ............................................................................ iv

HALAMAN ABSTRACT ............................................................................ v

HALAMAN MOTO ................................................................................ vi

PERSEMBAHAN ............................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................ viii

DAFTAR ISI ............................................................................................. ix

DAFTAR TABEL .................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xv

BAB I. PENDAHULUAN .......................................................................... 1

A. Latar Belakang ....................................................................... 1

B. Perumusan Masalah ................................................................. 3

C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................ 5

BAB II. LANDASAN TEORI .................................................................... 6

A. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 6

1. Bunga Mawar ..................................................................... 6

2. Antosianin ........................................................................... 7

3. Metode Isolasi dan Pemurnian Antosianin ........................... 9

a. Ekstraksi .......................................................................... 9

b. Kromatografi ................................................................. 10

1) Kromatografi lapis Tipis ............................................ 10

2) Kromatografi Vakum Cair (KVC) ............................. 11

3) Kromatografi Kolom Gravitasi .................................. 12

4) High Performance Liquid Chromatography ............... 12

4. Metode Identifikasi Senyawa Antosianin ........................... 13

a. Spektroskopi UV-Vis..................................................... 13


commit to user

x

b. Spektroskopi Infra Merah .............................................. 14

c. Spektroskopi NMR ........................................................ 15

1) Spektroskopi 1H NMR ............................................... 15

2) Spektroskopi 13

C NMR .............................................. 15

5. Dye Sensitized Solar Cell ................................................... 16

6. Material DSSC................................................................... 18

a. Substrat ......................................................................... 18

b. Semikonduktor .............................................................. 18

c. Sensitizer ....................................................................... 19

d. Larutan Elektrolit........................................................... 20

e. Elektroda Lawan ............................................................ 21

7. Karakteristik Arus dan Tegangan Sel Surya ...................... 21

B. Kerangka Pemikiran ............................................................... 22

C. Hipotesis ................................................................................. 24

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN.................................................. 25

A. Metode Penelitian .................................................................... 25

B. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. 25

C. Alat dan Bahan ........................................................................ 25

1. Alat yang digunakan ......................................................... 25

2. Bahan yang digunakan ....................................................... 26

D. Prosedur Penelitian .................................................................. 26

1. Persiapan Sampel ............................................................... 26

2. Ekstraksi ............................................................................ 27

3. Kromatografi Vakum Cair ................................................. 27

4. Kromatografi Gravitasi ...................................................... 27

5. HPLC ................................................................................ 27

6. Spektroskopi ...................................................................... 28

7. Fabrikasi DSSC ................................................................. 28

a. Pembuatan Pasta TiO2 .................................................... 28

b. Preparasi Deposisi Lapis Tipis TiO2 ............................... 28

c. Preparasi Larutan Elektrolit ............................................ 29


commit to user

xi

d. Pembuatan Pasta Carbon ................................................ 29

e. Preparasi Deposisi Lapis Carbon .................................... 29

f. Pembuatan Larutan Dye.................................................. 29

g. Perendaman TiO2 dalam Larutan Dye ............................ 30

h. Struktur Sandwich DSSC ............................................... 30

i. Pengujian DSSC ............................................................. 30

E. Bagan Alir Cara Kerja ............................................................. 31

F. Teknik Analisis Data ............................................................... 32

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 33

A. Isolasi, Fraksinasi dan Purifikasi Senyawa dari Bunga

Mawar Merah .......................................................................... 33

B. Karakterisasi Senyawa C7 ........................................................ 39

1. Spektroskopi UV-Vis ........................................................... 39

2. Spektroskopi Infra Merah..................................................... 40

3. Spektroskopi NMR ............................................................. 42

C. Aplikasi Antosianin Dalam DSSC ........................................... 46

1. Pengukuran Konduktifitas Dye antosianin.......................... 46

2. Pembuatan Lapis Tipis TiO2 .............................................. 48

3. Proses Sensitisasi ............................................................... 48

4. Karakterisasi FTO/TiO2/dye .............................................. 48

a. Spektroskopi UV-Vis ................................................... 48

b. Spektroskopi Infra Merah ............................................. 49

c. Karakteristik Arus dan Tegangan Sel Surya ................. 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 55

A. Kesimpulan ............................................................................. 55

B. Saran ....................................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 56

LAMPIRAN ............................................................................................. 60


commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.

Tabel 2.

Tabel 3.

Tabel 4.

Tabel 5.

Tabel 6.

Tabel 7.

Tabel 8.

Panjang gelombang maksimum senyawa antosianin ……….....

Kandungan antosianin pada bunga mawar .............………….

Panjang gelombang maksimum senyawa isolat...……………...

Gugus fungsi pada senyawa isolat……………………......……

Interpretasi proton pada senyawa isolat...................................

Nilai konduktifitas dye……………….......................................

Gugus yang teridentifikasi pada permukaan FTO/TiO2 dan

FTO/TiO2/dye…………………………………………....……..

Karakteristik sel surya menggunakan dye antosianin................

8

9

40

41

45

47

51

54


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.

Gambar 2.

Gambar 3.

Gambar 4.

Gambar 5.

Gambar 6.

Gambar 7.

Gambar 8.

Gambar 9.

Gambar 10.

Gambar 11.

Gambar 12.

Gambar 13.

Gambar 14.

Bunga mawar ……………………………................................

Struktur dasar antosianin …………………...………………...

Struktur Dye-sensitized Solar Cell ………………………..….

Skema cara kerja DSSC ……………………………………....

Perkiraan ikatan antara dye dengan permukaan TiO2 (a) dye

antosianin (b) dye karoten.........................................................

Karakteristik kurva I-V pada DSSC ….......………………….

Ilustrasi skema area deposisi pasta TiO2……………………

Ilustrasi skema area deposisi pasta carbon..............................

(a) Proses maserasi.....................................................................

(b) Ekstrak kental etanol bunga mawar merah..........................

(a) Proses fraksinansi.................................................................

(b) Filtrat hasil pemisahan dengan KVC..................................

(c) Hasil identifikasi KLT dengan eluen butanol : etanol : air

(6:3:2)..................................................................................

Identifikasi KLT dengan eluen berbeda kepolaran...................

(a) 2-propanol : asam asetat : air (7:1:2)..................................

(b) Butanol : Etanol : air (5:2:3)..............................................

(c) Butanol : asam asetat : air (4.1.5)........................................

Spektrum UV fraksi C,D, E dan F dengan pelarut 0,1 % HCl

dalam metanol……….........................………………….……

(a) Proses pemisahan dengan kolom gravitasi.......................

(b) Identifikasi KLT dengan eluen butanol:etanol:air...............

KLT dengan eluen etil asetat : 2-propanol : water : asam

format (6:2:2:1).......................................................................

(a) Dilihat dari lampu UV 254 nm ............................................

(b) setelah disemprot dengan Ce(SO4)2..................................................

6

8

16

17

20

22

28

29

33

33

34

34

34

35

35

35

35

36

37

37

38

38

38

38


commit to user

xiv

Gambar 15.

Gambar 16.

Gambar 17.

Gambar 18.

Gambar 19.

Gambar 20.

Gambar 21.

Gambar 22.

Gambar 23.

Gambar 24.

Gambar 25.

Gambar 26.

Gambar 27.

Gambar 28.

Gambar 29.

Kromatogram HPLC fraksi C7………….………......................

Spektrum UV ekstrak dan hasil isolat(C7) ……………….…...

Spektrum Infra Merah senyawa C7..........................................................

Kerangka struktur cyanidin........................................................

Sistem ABX pada aromatik..................................................

Spektra H-NMR senyawa isolat................................................

Spektra C-NMR senyawa isolat.................................................

(a) Kerangka cyanidin senyawa isolat....................................

(b) Gugus gula senyawa isolat..............................................

Kurva tegangan – arus dye ekstrak (a) dye isolat (b).................

Lapis tipis TiO2 pada kaca FTO................................................

Sensitisasi TiO2 dalam dye ………………...................………

Spektrum absorbansi FTO/TiO2 (a) FTO/TiO2/dye ekstrak (b)

FTO/TiO2/dye isolat ……………………………..…........…...

(a) Spektra IR TiO2 (b) TiO2 / dye ekstrak (c)TiO2 /dye isolat.

Struktur sandwich pada fabrikasi DSSC .................................

Pengujian arus tegangan (a) kurva I-V kondisi gelap dan

terang dye ekstrak (b) kurva I-V kondisi gelap dan terang

dye…………………….............................................................

39

39

41

42

43

43

44

46

46

47

48

48

49

50

51

52


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1.

Lampiran 2.

Lampiran 3.

Lampiran 4.

Lampiran 5.

Determinasi Bunga Mawar Merah......................………......

Diagram alir percobaan......................... .............………….

Foto Percobaan…………………………………………….

Perhitungan Konduktifitas…………………………………

Perhitungan Efisiensi………...............……………......……

60

61

65

67

69

dye sensitized solar cell (dssc) - digilib.uns.ac.id · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id...

Documents