pembuatan prototipe dye sensitized solar...

54
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

Upload: others

Post on 23-Mar-2021

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 2: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 3: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

ii

Page 4: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 5: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 6: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 7: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 8: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 9: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 10: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 11: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 12: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 13: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 14: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel ukuran kristal lapisan TiO2 dan dye........................................32

Lampiran 2 Pengujian DSSC...............................................................................34

Lampiran 3 Gambar penelitian.............................................................................36

Page 15: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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-

Page 16: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 17: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 18: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 19: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 20: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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]

Page 21: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 22: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 23: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 24: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 25: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 26: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 27: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 28: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 29: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 30: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 31: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 32: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 33: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 34: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 35: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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].

Page 36: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 37: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 38: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 39: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 40: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 41: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 42: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 43: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 44: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 45: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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.

Page 46: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 47: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 48: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 49: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 50: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

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

Page 51: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

37

2. Alat Penelitian

XRD UV-Vis FTIR

Furnace Timbangan Ohaus Soniclean

Magnetic Stirrer Spin Coating Kertas Saring

Gelas Kimia Cawan Petri Blender

Page 52: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

38

Multimeter Digital Luxmeter Lilin

Pensil 7B Mortar Alu Pipet Tetes

Resistor Aluminium Foil Penjepit Kertas

Kabel Jumper Papan Rangkaian Kabel Penjepit

Page 53: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

39

3. Pembersihan Kaca ITO

4. Ekstraksi Dye

5. Pembuatan Pasta TiO2

6. Deposisi Pasta TiO2

Page 54: PEMBUATAN PROTOTIPE DYE SENSITIZED SOLAR CELLdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 3. 4. · selama penelitian, seminar proposal penelitian, seminar hasil

40

7. Perendaman Lapisan TiO2 dalam Dye

8. Pembuatan Elektrolit

9. Pembuatan Elektroda Karbon

10. Fabrikasi DSSC

11. Pengujian DSSC