Instrumen Dan Alat Penelitian
advertisement
Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja DSSC Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu Sebagai Dye Sensitizer PENGARUH VARIASI ELEKTROLIT TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) MENGGUNAKAN EKSTRAK DAUN MENGKUDU (MORINDA CITRIFOLIA) SEBAGAI DYE SENSITIZER Rosa Firdaus S1 Teknik Mesin Konversi Energi, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya E-mail: [email protected] Indra Herlamba Siregar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya E-mail: [email protected] Abstrak Penelitian yang telah dilakukan merupakan penelitian eksperimen tentang Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu (Morinda Citrifolia) Sebagai Dye Sensitilizer. Variasi elektrolit yang digunakan berupa komposisi PEG yang digunakan yaitu Elektrolit A menggunakan PEG 4000, Elektrolit B menggunakan PEG 6000 dan Elektrolit C menggunakan PEG 8000. Pada penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan prototipe DSSC dengan menggunakan ekstrak daun mengkudu (Morinda Citrifolia) yang mengandung klorofil yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik, mengetahui kemampuan fotosensitizer dan karateristik I-V dari ekstrak daun mengkudu sehingga dapat dijadikan sebagai dye dan mengetahui efisiensi tertinggi dari DSSC dengan menggunakan ekstrak daun mengkudu yang mengandung klorofil sebagai dye sensitizer dengan pemberian elektrolit yang berbeda. Untuk menganalisa data pada penelitian menggunakan metode statistika deskriptif, yaitu dengan cara menelaah data yang diperoleh dari eksperimen, dimana hasilnya berupa data kuantitatif dalam bentuk tabel dan ditampilkan dalam bentuk grafik. Penelitian ini mengukur absorbansi dye menggunakan UV-VIS spektrofotometer dan untuk mengetahui kinerja DSSC sendiri diukur menggunakan multimeter yang dilakukan pada siang hari pada pukul 11.00-12.30 WIB dengan sumber cahaya dari sinar matahari dan lampu halogen 220 volt 50 watt dengan intensitas 1226 W/m 2 dengan jarak 8 cm. Hasil efisiensi sumber cahaya sinar matahari tertinggi yaitu Elektrolit B sebesar 0,826%, sedangkan Elektrolit A sebesar 0,0249 % dan Elektrolit C sebesar 0,1187%. Hasil Efisiensi sumber sinar lampu halogen tertinggi yaitu Elektrolit B sebesar 0,133%, sedangkan Elektrolit A sebesar 0,00665% dan Elektrolit C sebesar 0,0326%. Kata Kunci : Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), Efisiensi DSSC, Dye , Elektrolit Abstract Research that has been conducted an experimental study on the Influence of Electrolyte on Performance Variation of Dye sensitized Solar Cell (DSSC) Using Leaf Extract Noni (Morinda citrifolia) As Dye Sensitilizer. Variation electrolytes used in the form of the composition of the PEG used is Electrolyte A using PEG 4000, Electrolyte B using PEG 6000 and Electrolytes C using PEG 8000. In this study aims to produce a prototype DSSC using leaf extract of noni (Morinda citrifolia) containing chlorophyll can convert light energy into electrical energy, capabilities and characteristics photosensitizers I-V of noni leaf extract that can be used as a dye and determine the highest efficiency of DSSC using leaf extract of noni with the provision of different electrolytes. To analyze the data in the study using descriptive statistical methods, that is by examining the data obtained from the experiment, which results in the form of quantitative data in tables and displayed in graphical form. This study measures the absorbance of the dye using UV-VIS spectrophotometer and to determine the performance DSSC itself measured using a multimeter that is done during the day at 11:00 to 12:30 pm with a light source of the sun and halogen lamps 220 volt 50 watt with the intensity of 1226 W/m 2 with a distance of 8 cm. The performance of the DSSC in this study is based on efficiency. Result efficiency source sun light highest Electrolyte B amounting to 0.826%, while the Electrolyte A at 0.0249% and 0.1187% of electrolyte C. Results efficiency source beam halogen lamp highest Electrolyte B amounting to 0.133%, while the Electrolyte A of 0.00665% and Electrolyte C amounted to 0.0326%. Keywords: Dye sensitized Solar Cell (DSSC), Efficiency of DSSC, Dye, Electrolytes 427 JTM. Volume 04 Nomor 03 Tahun 2016, Hal 427-437 PENDAHULUAN Energi merupakan salah satu hal yang sangat penting bagi kehidupan di masyarakat. Namun, ketersediaan energi akan menjadi barang yang langka pada beberapa puluh tahun. Berkurangnya sumber energi yang ada, banyak upaya untuk mencari energi alternatif lainnya, salah satunya yaitu energi surya yang sedang giat dikembangkan saat ini. Jika energi surya dikonversikan menjadi energi listrik, maka energi tersebut dapat berfungsi sebagai energi alternatif menggantikan bahan bakar fosil. Indonesia sangat berpotensi untuk mengembangkan Photovoltaic Cell, dimana Indonesia terletak di garis khatulistiwa yang membuat Indonesia mempunyai iklim tropis yang musim kemaraunya lebih panjang. Indonesia sendiri memiliki potensi sumber tenaga surya yang sangat besar. Pakar solar sel dari Jurusan Fisika ITB Wilson Wenas menyatakan bahwa posisi Indonesia yang terletak di garis khatulistiwa menyebabkan pancaran sinar matahari yang diterima sangatlah besar, dalam satu hari mencapai 4500 watt hour per meter persegi. Sehingga Indonesia bisa terpapar sinar matahari dengan maksimal hingga ke setiap wilayah. DSSC yang petama kali ditemukan oleh Gratzel pada tahun 1991 dapat difabrikasi dengan cara yang relatif mudah dan biaya yang lebih murah dikarenakan tidak memerlukan bahan dengan kemurnian tinggi sehingga menyebabkan terjadinya perkembangan yang cukup pesat dalam penelitian DSSC. Meskipun efisiensi yang dihasilkan belum sebaik sel surya berbasis silikon, faktor ekonomi serta kemudahan dalam melakukan penelitian menjadikannya salah satu topik penelitian yang cukup menjanjikan (Zamrani, 2013). Sebagaian besar penelitian DSSC difokuskan pada peningkatan absorbansi spektral dengan membuat modifikasi dalam dye, meningkatkan lubang transportasi, penggantian cairan elektrolit dengan menggunakan polimer atau padatan ionik dan meningkatkan transpor elektron menggunakan alternatif struktur core-shell atau celah pita lebar bahan semikonduktor. Pemilihan jenis Dye dalam penelitian ini dipilih dengan cara menguji beberapa macam natural dye seperti kluwek (Pangium Edule Reinw), paprika (Capsicum Annuum var.grossum), cabe merah (Capsicum Annuum L.), kulit jeruk (Citrus L.), sawi (Brassica Rapa subsp. Chinensis), dan daun mengkudu (Morinda Citrifolia). Menguji beberapa natural dye tersebut bertujuan untuk mengetahui absorbsinya terhadap cahaya. Rentang panjang gelombang tampak, dye dari daun mengkudu memiliki absorbsi yang tinggi di banding dengan natural dye yang lainnya yaitu sebesar 3.734 dengan panjang gelombang 462.00 dan 398.00 nm. Dengan kata lain ekstrak dari daun mengkudu lebih baik penyerapan cahaya dibanding natural dye lainnya Dari beberapa kelemahan yang sudah di teleti, salah satu kelemahan dari DSSC ini disebabkan oleh stabilitasnya rendah karena penggunaan elektrolit cair yang mudah mengalami degradasi atau kebocoran (Huang et al.2007, Jeong et al.2004). Elektrolit ini merupakan komponen penting dalam DSSC sebagai media transfer elektron. Penelitian yang dilakukan oleh Fatimatuz Zahroh (2013) yang membuat fabrikasi DSSC dengan memanfaatkan ekstrak kulit manggis dan elektrolit berfasa liquid pada penelitiannya. Namun, arus dan tegangan yang dihasilkan masih tidak stabil dengan penurunan arus yang drastis dalam waktu yang singkat. Hal ini lantaran elektrolit yang digunakan lebih cepat mengalami penguapan atau memiliki tingkat evaporasi yang tinggi akibat viskositas yang rendah sehingga tidak mampu digunakan dalam jangka waktu yang panjang. Sehinggga sekarang ini para peneliti berlomba-lomba mencari bahan yang lebih efektif untuk pembuatan DSSC. Penelitian ini akan menggunakan elektrolit gel atau elektrolit semi padat untuk mengatasi elektrolit cair yang mudah mengalami degradasi dan kebocoran tersebut. Dari penelitian Wei Tu, Chi, dkk,2008 untuk membuat elektrolit gel perlu ditambahkan bahan polimer seperti polymethyl acrylate (PMA), polyvinil acetate (PVAc), dan polynisopropylacrylamide (PNIPAAm). Efisiensi yang dicapai dari beberapa polimer tersebut pada fabrikasi DSSC secara berurutan adalah 28.1%, 7.17%, 5.62%, dan 3.17% sehingga yang lebih efektif digunakan adalah polyethylene glycol (PEG) Berdasarkan pada latar belakang yang telah dipaparkan, penulis merasa diperlukan penelitian lebih lanjut terkait jenis dye dan variasi pemberian Elektrolit dalam pembuatan DSSC untuk mendapatkan efisiensi tertinggi yang memungkinkan terjadi penyerapan cahaya matahari secara optimal. Sehingga penelitian ini mendapatkan manfaat seperti : (1) Mahasiswa atau peneliti memperoleh pengalaman studi dibidang Mesin Konversi Energi, yaitu Dye Sensitized Solar cell. (2) Bisa digunakan sebagai rujukan untuk mahasiswa-mahasiswa lain yang mau meneliti Dye Sensitized Solar cell, agar bisa mengembangkan energi alternatif Dye Sensitized Solar cell atau energi altenatif lainnya. (3) Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja DSSC Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu Sebagai Dye Sensitizer Menambah pengayaan bahan ajar mata kuliah Mesin Konversi Energi yang berkenaan dengan Solar cell. (4) Mendapatkan model Dye Sensitized solar cell untuk bahan visualisasi mata kuliah Mesin Konversi Energi. (5) Sebagai informasi untuk menambah pengetahuan kepada masyarakat tentang pemanfaatan energi surya dan pemanfaatan kondisi lingkungan sekitar seperti tumbuhan atau bahanbahan yang lainnya. (6) Peralatan dan bahan mudah di cari dan relatif murah sehingga masyarakat awampun bisa membuat dye sensitized solar cell dan Elektrolit C (campuran senyawa gel menggunakan PEG 8000) pada DSSC. ļ· Variabel Terikat Variabel terikat adalah variabel hasil, untuk penelitian ini variabel terikatnya adalah Arus (I), Tegangan (V), Daya (P), dan Efisiensi prototype DSSC. ļ· Variabel Kontrol Variabel Kontrol adalah sesuatu yang dikontrol agar penelitian tetap fokus pada masalah yang diteliti. Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah Campuran ekstrak daun mengkudu, kaca ITO dengan resistan 14 š®/m2, bahan semikonduktor dibuat dari ššš2 fasa anatase, konsentrasi senyawa cair yang digunakan untuk membuat elektrolit gel, katalis terbuat dari arsiran pensil 8b merk steadler dan jelaga dari lilin, dan hambatan dalam pengukuran menggunakan potensiometer 250 š¾šŗ METODE Rancangan Penelitian Instrumen Dan Alat Penelitian Instrumen dan peralatan merupakan peralatan uji yang digunakan untuk memperoleh data penulisan. Instrumen dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Multimeter Tegangan DSSC Multimeter Arus Gambar 2. Rangkaian Instrumen Penelitian Potensiometer Prosedur Kerja Persiapan Persiapan penelitian meliputi persiapan alat dan bahan terutama membersihkan alat-alat eksperimen sebelum digunakan. Sebelum digunakan alat-alat seperti kaca konduktif indium tin oxide (ITO), botol tetes, gelas beaker, gelas ukur spatula, pipet tetes, dan lain-lain harus di bersihkan atau dicuci menggunakan alkohol. Diperlukan alat-alat yang bersih karena alatalat yang bersih tersebut dapat mempengaruhi hasil yang akan di dapat kurang maksimal. Gambar 1. Flowchart Penelitian Variabel Penelitian ļ· Variabel Bebas Variabel Bebas adalah variasi perlakuan yang diberikan pada DSSC dimana pada penelitian ini adalah pemberian Elektrolit A (campuran senyawa gel menggunakan PEG 4000), Elektrolit B (campuran senyawa gel menggunakan PEG 6000) Pembuatan Elektroda Kerja Elektroda Kerja terdiri dari pasta ššš2 yang dideposisikan pada kaca ITO / substrat, Pasta ššš2 429 JTM. Volume 04 Nomor 03 Tahun 2016, Hal 427-437 yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan bubuk ššš2 fasa anatase. Pembuatan yaitu dengan mencampurkan 6 gram bubuk ššš2 dengan 10 ml Asam Asetat dengan menggunakan Magnetic stirrer dengan kecepatan 3 - 4 selama 30 menit sehingga bubuk ššš2 dan Asam Asetat tercampur. Setelah itu tambahkan 10 tetes Triton x-100 kedalam pasta ššš2 cair tersebut selama 60 menit. Jadilah pasta ššš2 , dan pasta siap untuk dideposisikan di kaca ITO. Dye yang digunakan pada penelitian ini yaitu daun mengkudu, ekstraksi bertujuan untuk menghasilkan klorofil dari ekstraksi daun mengkudu dengan menggunakan pelarut Methanol (P.A). Pembuatan dye yaitu serbuk 50 gram serbuk daun mengkudu di larutkan dengan 250 ml Methanol (P.A). Aduk campuran daun mengkudu dan Methanol (P.A). Setelah dilarutkan, larutan tersebut didiamkan selam 24 jam. Saring campuran daun mengkudu dengan Methanol (P.A). Dye hasil penyaringan disimpan dalam botol yang tertutup aluminium foil untuk mencegah terjadinya evaporasi dan degradasi dan simpan di tempat gelap, dan dye siap digunakan. Pasta ššš2 yang sudah disiapkan sebelumnya, diletakkan di atas permukaan kaca ITO. Sisi kaca ITO yang bersifat konduktif diberi pembatas menggunakan selotip di tiap tepi kaca ITO sehingga terbentuk area kira–kira selebar 0,0022 m2 (di beri offset 0.5 cm tiap sisi) untuk pendeposisian pasta ššš2 dengan menggunakan metode Doctor Blade, dimana pasta ššš2 diratakan dengan bantuan batang pengaduk (Spatula). Ketebalan lapisan ššš2 yang dideposisi sesuai dengan tebal selotip yang digunakan. Langkah selanjutnya yaitu pewarnaan Lapisan ššš2 dengan dye, dengan cara elektroda kerja direndam dalam dye dari ekstrak daun mengkudu. Perendaman dilakukakan kurang lebih selama 24 jam. Proses ini bertujuan agar molekul-molekul dye terikat pada ššš2 . Gambar 3. Hasil Perendaman Dye Pembuatan Elektrolit Larutan elektrolit dalam penelitian ini adalah pasangan redoks iodin dan iodide (š¼ − /š¼ 3− ) dan larutan elektrolit dibuat gel. Senyawa dalam pembuatan larutan elektrolit ini adalah Kalium Iodida(KI), Iodine (I), PEG (Polyethylene Glycol) dan Klorofom. Pada penelitian ini dibuat tiga variasi elektrolit gel dengan komposisi yang berbeda untuk melihat karakteristik dari masing-masing elektrolit. Langkah untuk pembuatan Elektrolit A yaitu dengan mencampurkan 3 gram KI kedalam 5 ml Iodine dan distrirer selama 60 menit. Kemudian disiapkan senyawa pembuat gelnya yaitu PEG 4000 sebanyak 6 gram dilarutkan dalam 6 ml klorofom, larutan tersebut kemudian dicampurkan pada elektrolit cair dan distirrer selama 60 menit. Elektrolit B dibuat dengan komposisi berbeda yaitu dengan mencampurkan 3 gram KI kedalam 5 ml Iodine dan distrirer selama 60 menit. Kemudian disiapkan senyawa pembuat gelnya yaitu PEG 6000 sebanyak 6 gram dilarutkan dalam 6 ml klorofom, larutan tersebut kemudian dicampurkan pada elektrolit cair dan distirrer selama 60 menit. Sedangkan Elektrolit C dibuat dengan mencampurkan 3 gram KI kedalam 5 ml Iodine dan distrirer selama 60 menit. Kemudian disiapkan senyawa pembuat gelnya yaitu PEG 8000 sebanyak 6 gram dilarutkan dalam 6 ml klorofom, larutan tersebut kemudian dicampurkan pada elektrolit cair dan distirrer selama 60 menit. Kemudian keiga variasi disimpan botol gelap dan pastikan botol tertutup rapat untuk menghindari penguapan Pembuatan Elektroda Pembanding Preparasi counter-elektroda karbon terbuat dari kaca konduktif ITO yang diatasnya dilapisi karbon dengan cara mengarsir kaca konduktif ITO. Setelah itu panaskan kaca konduktif ITO yang sudah diarsir diatas nyala api dari lilin hingga terbentuk lapisan berwarna hitam. Gambar 4. Hasil Elektroda Karbon Pembuatan Sandwich DSSC Setelah pembuatan elektroda kerja, elektroda kerja selanjutnya diletakkan diatas elektroda pembanding karbon dengan struktur berlapisan (sandwich) yang mengahadap satu sama lain. Ketika ditempelkan kedua elektroda tersebut dipasang tidak sejajar satu sama lain Tetesi larutan elektrolit disela-sela elektroda kerja dan elektroda pembanding karbon. Agar kedua elektroda lebih menempel, jepit kedua elektroda dengan klip. Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja DSSC Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu Sebagai Dye Sensitizer Teknik analisis data yang digunakan untuk menganalisa data pada penelitian ini adalah statistika deskriptif. Sehingga analisis data dilakukan dengan cara menelaah data yang diperoleh dari eksperimen, dimana hasilnya berupa data kuantitatif dalam bentuk tabel dan ditampilkan dalam bentuk grafik. Langkah selanjutnya adalah mendeskripsikan atau menggambarkan data tersebut sebagaimana adanya dalam kalimat yang mudah dibaca, dipahami, dan dipresentasikan sehingga pada intinya adalah sebagai upaya memberi jawaban atas permasalahan yang diteliti (Sugiyono, 2007:147). Penggunaan metode statistik deskriptif bertujuan agar dapat menggambarkan sifat suatu keadaan yang sementara berjalan serta memeriksa sebab-sebab dari gejala tertentu saat penelitian. Gambar 5. Hasil Perakitan DSSC Modifikasi Prototype DSSC Modifikasi yang dilakukan pada penelitian ini yaitu dengan melapisi prototype DSSC dengan Eva Film. Peneliti menambahkan lembaran kuningan dan untuk merekatkan lembaran kuningan di setiap space digunakan lem conductive sehingga tidak akan menghambat elektron atau meghambat dalam pengukuran. Perhitungan dan Analisa Data Contoh perhitungan prototype DSSC dengan variasi Elektrolit A mengunakan sumber cahaya lampu Gambar 6. Modifikasi Prototype DSSC Pengujian Prototype DSSC: Pengujian Prototype DSSC ini dilakukan pada pukul 11.00-12.30 WIB dan pengambilan data dilakukan 5 menit sekali sejak prototype DSSC di letakan di bawah sinar matahari selama 90 menit, dan 2 menit sekali sejak prototype DSSC di letakan di bawah cahaya lampu halogen selama 20 menit. Penelitian dilakukan selama 5 hari berturut-turut untuk mengetahui kinerja dari DSSC. Cara pengujian yang dilakukan sama meskipun sumber cahaya berbeda a. Siapkan Prototype DSSC, dan sisi elektroda kerja letakkan di bawah sinar matahari langsung atau dibawah sinar lampu halogen. b. Japitkan multimeter yang sudah dirangkai dengan potensiometer 250 Kš® pada lembaran kuningan yang ada c. Letakkan solar power meter sejajar dengan prototype DSSC d. Atur potensiometer ke arah maksimum sehingga akan mendapatkan ššš (tegangan open circuit). Kemudian aatur potensiometer ke arah minimum (0) sehingga akan mendapatkan š¼š š (Arus short circuit) e. Lakukan secara bersamaan dengan ketiga prototype DSSC, yaitu Elektrolit A, Elektrolit B, dan Elektrolit C. f. Amati hasil yang ada dan kemudian catat hasil tersebut . š1 = 130,1333 mV š1 = 0 š2 = 0 š2 = 14,74444 šµA halogen seperti berikut:. Hasil rata-rata dari tiap pengukuran Variasi Elektrolit A didapatkan Ir = 877,0556 W/m2, Voc = 130,1333 mV dan Isc = 14,74444 šµA . 1. Tegangan Maksimum (Vm) dan Arus Maksimum (Im) m= m= š2 − š1 š2 − š1 14,74444 −0 0− 130,1333 m = -0,1133 y = -0,1133 x + 14,74444 Tabel 1. Hasil Persamaan y Teknik Analisis Data 431 (1) JTM. Volume 04 Nomor 03 Tahun 2016, Hal 427-437 Sehingga didapatkan : ššš = 130,1333 mV š¼š š = 14,744 šµA = 0,014744 mA šš = 65 mV š¼š = 7,3798 šµA = 0,0073798 mA š¼š = 877,0555556 š/š2 A = 0,0022 š2 x (mV) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 y(μA) 14,74444 14,17793 13,61142 13,04491 12,47839 11,91188 11,34537 10,77885 10,21234 9,645828 x.y 0 70,88966 136,1142 195,6736 249,5679 297,797 340,361 377,2599 408,4936 434,0622 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 9,079315 8,512802 7,946289 7,379776 6,813263 6,24675 5,680237 5,113724 4,547211 3,980698 3,414185 2,847672 453,9657 468,2041 476,7773 479,6854 476,9284 468,5062 454,4189 434,6665 409,249 378,1663 341,4185 299,0055 110 115 120 125 130 130,1333 2,281159 1,714646 1,148133 0,58162 0,015107 0 250,9275 197,1843 137,776 72,7025 1,963912 0 šš¶šāšš¦š = 1,929 52222 2W 5. E fesien si (š) š= ššš“š šš¶šāšš¦š (5) š= 0,0004797 W 1,929522222 W = 0,024 86 % Hasil dan Pemb ahasa n Hasil Spekt rofoto meter UVVis daun Mengkudu 2. Fill Factor (FF) š¹š¹ = š¹š¹ = šš š„ š¼š ššš š„ š¼š š 65 šš š„ 0,0073798 šš“ 130,1333 šš š„ 0,014744 šš“ (2) Gambar 7. Hasil Spektrofotometer UV-Vis š¹š¹ = 0,249999738 3. Daya Keluaran (šššš„ ) (3) šššš„ = ššš š„ š¼š š š„ š¹š¹ šššš„ = 130,133 šš š„ 0,01474 šš“ š„ 0,249999738 šššš„ = 0,4797 mW = 0,0004797 W 4. Daya Masukkan (šš¶šāšš¦š ) (4) šš¶šāšš¦š = š¼š × š“ šš¶šāšš¦š = 877,0555556 š/š2 × 0,0022 š2 Uji spektrofotometer dari daun mengkudu dilakukan pada rentang panjang gelombang 300 nm – 800 nm. Absorbansi merupakan besarnya cahaya yang di serap oleh suatu bahan, bahan dalam penelitian ini menggunakan daun mengkudu sebagai dye. Daun mengkudu memiliki kandungan klorofil, dimana molekul-molekul klorofil merupakan bagian aktif yang menyerap cahaya matahari. Klorofil sendiri akan menyerap cahaya secara maksimum Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja DSSC Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu Sebagai Dye Sensitizer pada panjang gelombng tertentu, terutama pada spektrum merah dan biru.Hasil yang didapat puncak pertama dan pada panjang gelombang 672 nm dengan absorbansi 2.221 dan kedua terletak pada panjang gelom 617 nm dengan absorbansi 1.036. Puncak ke tiga terletak pada panjang gelombang 457 nm dengan absorbansi 3.728. 180 Isc (šµA) 160 140 120 100 0 Hasil Pengujian dengan Sumber Cahaya Sinar Matahari 20 40 Hari Ke-1 Hari Ke-4 Hubungan Tegangan Terhadap Waktu Elektrolit A 80 100 Hari Ke-2 Hari Ke-5 Hari Ke-3 Gambar 11. Hubungan Arus terhadap Waktu pada Elektrolit B Sumber Cahaya Sinar Matahari 150 Hubungan Tegangan Terhadap Waktu Elektrolit C 300 280 100 260 50 0 Hari Ke-1 Hari Ke-4 50 Waktu (menit) 240 100 Hari Ke-2 Hari Ke-5 220 Hari Ke-3 200 Gambar 8. Hubungan Tegangan terhadap Waktu pada Elektrolit A Sumber Cahaya Sinar Matahari 0 20 40 Hubungan Arus Terhadap Waktu Elektrolit A 20 Hari Ke-1 Hari Ke-4 40 60 Waktu (Menit) 80 Hari Ke-2 Hari Ke-5 Hubungan Arus Terhadap Waktu Elektrolit C 34 32 30 28 26 24 22 20 100 Hari Ke-3 Gambar 9. Hubungan Arus terhadap Waktu pada Elektrolit A Sumber Cahaya Sinar Matahari 0 290 270 40 60 Waktu (Menit) Hari Ke-2 Hari Ke-5 80 80 Hari Ke-2 Hari Ke-5 100 Hari Ke-3 Efesiensi (%) 20 60 Efesiensi Sumber Cahaya Matahari 1 250 Hari Ke-1 Hari Ke-4 40 Waktu (Menit) Gambar 4.13. Hubungan Arus terhadap Waktu pada Elektrolit C Sumber Cahaya Sinar Matahari 310 0 20 Hari Ke-1 Hari Ke-4 Hubungan Tegangan Terhadap Waktu Elektrolit B 330 100 Hari Ke-3 Isc (šµA) 0 80 Gambar 4.12. Hubungan Tegangan terhadap Waktu pada Elektrolit C Sumber Cahaya Sinar Matahari Isc (šµA) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 60 Waktu (Menit) Hari Ke-2 Hari Ke-5 Hari Ke-1 Hari Ke-4 Voc (mV) 60 Waktu (Menit) Voc (mV) Voc (mV) 200 Hubungan Arus Terhadap Waktu Elektrolit B 100 0.5 Hari Ke-3 Gambar 10. Hubungan Tegangan terhadap Waktu pada Elektrolit B Sumber Cahaya Sinar Matahari 0 0 2 Elektrolit A Hari Elektrolit B 4 6 Elektrolit C Gambar 14. Hubungan Efesiensi terhadap Hari dengan Sumber Cahaya Sinar Matahari 433 JTM. Volume 04 Nomor 03 Tahun 2016, Hal 427-437 Hasil Pengujian dengan Sumber Cahaya Lampu Halogen Hubungan Tegangan Terhadap Waktu Elektrolit A 150 Hubungan Tegangan Terhadap Waktu Elektrolit C 160 Voc (mV) Voc (mV) 140 120 100 100 0 0 5 Hari Ke-1 Hari Ke-4 10 15 Waktu (Menit) Hari Ke-2 Hari Ke-5 20 25 Hari Ke-3 Isc (šµA) Isc (šµA) 6 20 Hari Ke-2 Hari Ke-5 25 Hari Ke-3 Hubungan Arus Terhadap Waktu (Elektrolit C) 30 Hubungan Arus Terhadap Waktu (Elektrolit A) 8 10 15 Waktu (Menit) Gambar 19. Hubungan Tegangan terhadap Waktu pada Elektrolit C Sumber Cahaya Lampu Halogen Gambar 15. Hubungan Tegangan terhadap Waktu pada Elektrolit A Sumber Cahaya Lampu Halogen 10 5 Hari Ke-1 Hari Ke-4 50 20 10 4 0 2 0 0 0 5 10 15 Waktu (Menit) Hari Ke-1 Hari Ke- 4 Hari Ke-2 Hari Ke-5 20 25 Hari Ke-3 Gambar 16. Hubungan Arus terhadap Waktu pada Elektrolit A Sumber Cahaya Lampu Halogen 200 5 10 15 Waktu (Menit) 20 hari Ke-2 Hari Ke-5 25 Hari Ke-3 Gambar 17. Hubungan Tegangan terhadap Waktu pada Elektrolit B Sumber Cahaya Lampu Halogen Hubungan Arus Terhadap Waktu Elektrolit B 80 Isc (šµA) 60 40 20 0 0 5 Hari Ke-1 Hari Ke- 4 10 15 Waktu (Menit) Hari Ke-2 Hari Ke-5 20 25 Hari Ke-3 Efesiensi Sumber Cahaya Lampu Halogen 0 150 Hari Ke-1 Hari Ke-4 15 Hari Ke-2 Hari Ke-5 Efesiensi (%) Voc (mV) 250 0 10 Waktu (Menit) Gambar 20. Hubungan Arus terhadap Waktu pada Elektrolit C Sumber Cahaya Lampu Halogen 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 Hubungan Tegangan Terhadap Waktu Elektrolit B 300 5 Hari Ke-1 Hari Ke- 4 20 25 Hari Ke-3 Gambar 18. Hubungan Arus terhadap Waktu pada pada Elektrolit B Sumber Cahaya Lampu Halogen 2 elektrolit A Hari Elektrolit B 4 6 Elektrolit C Gambar 21. Hubungan Efesiensi terhadap Hari dengan Sumber Cahaya Sinar Lampu Halogen Analisis Pengukuran Prototype DSSC Rata-rata dari pengambilan data yang berupa Voc dan Isc selama 5 hari menggunakan sumber cahaya matahari dalam penelitian ini cenderung menurun, namun penurunan yang terjadi tidak drastis kecuali pada elektrolit A pada hari kedua. Penurunan rata – rata ini disebabkan intensitas cahaya matahari tiap harinya berbeda, dimana hari pertama memulai pengukuran dengan intensitas tinggi sehingga hasil Voc dan Isc juga tinggi, intensitas tinggi sehingga hasil Voc dan Isc juga tinggi, dan pada hari hari berikutnya rata-rata intensitas matahari semakin menurun apalagi pada hari kelima, dimana cuaca nya berawan dan sedikit mendung. Jadi rata-rata hasil Voc dan Isc yang didaptkan juga turun. Intensitas Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja DSSC Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu Sebagai Dye Sensitizer matahari sangat mempengaruhi hasil tegangan dan arus, apabila intensitas matahari tinggi (cerah) arus dan tegangan akan naik atau bisa konstan, sedangkan apabila intensitas matahari turun (berawan atau mendung) hasil dari tegangan dan arus akan turun. Pengukuran yang dilakukan selama 20 menit selama 5 hari dimana prototype yang terpapar oleh sinar lampu halogen secara terus menerus meghasilkan Voc dan Isc dari ketiga variasi Elektrolit cenderung menurun. Penurunan arus dan tegangan bisa terjadi karena penguapan elektrolit yang terjadi pada prototype akibat panas dari lampu halogen, namun hal tersebut sudah diminimalisir oleh pemberian lapisan Eva Film dan juga secara teori, kenaikan temperatur mampu meningkatkan konduktivitas semikonduktor TiO2 sehingga arus semakin tinggi dengan kenaikan temperatur. (Biaunik N. Kumila 2013.). Oleh karena itu ada indikasi lain yang lebih dominan daripada penguapan pada elektrolit seperti yang dinyatakan Biaunik N. Kumila 2013 yaitu jumlah elektron per satuan waktu yang diberikan elektrolit kepada dye tidak seimbangdengan kecepatan elektron per satuan waktu yang keluar menuju rangkaian luar akibat diinjeksi energi oleh foton. Efisiensi prototype DSSC dengan sumber cahaya sinar matahari yaitu 0,826% lebih tinggi atau lebih baik daripada efisinsi prototype DSSC dengan sumber cahaya dari lampu halogen yaitu sebesar 0,133%. Hal tersebut didukung pernyataan bahwa nilai tegangan yang lebih besar dari iluminansi cahaya matahari disebabkan cahaya matahari mempunyai intensitas cahaya yang lebih tinggi selain itu spektrum cahaya yang dipancarkan lebih lebar. Oleh karena itu cahaya matahari merupakan sumber iluminansi yang paling efektif untuk pengujian. (Septina Wilman, dkk, 2007). Variasi elektrolit B memiliki efisiensi paling tinggi daripada variasi elektrolit A dan elektrolit C saat dilakukan pengujian dengan sumber cahaya sinar matahari maupun sumber cahaya dari lampu halogen. Hal tesebut bisa terjadi karena beberapa faktor yang mempengaruhi seperti ketebalan TiO2, dye yang digunakan, resistansi kaca, dan juga elektrolit. Dalam penelitian ini perlakuan pada ketiga DSSC sama kecuali komponen dalam pembuatan elektrolit. Perbedaan terletak pada berat molekul PEG yang digunakan berbeda, elektrolit A dengan campuran PEG 4000 cenderung agak cair dibandingkan elektrolit B dengan campuran PEG 6000 dan elektrolit C dengan campuran PEG 8000 yang semakin kental. Sehingga membuat elektrolit A kemungkinan masih terjadi lost iodine. Elektrolit C yang lebih kental daripada elektrolit B seharusnya hasil yang didapat lebih baik karena kemungkinan untuk terjadi lost iodine sangat kecil, namun pada penelitian ini elektrolit B lebih baik. Hal tersebut disebabkan karena pada elektrolit C kinerja iodine berkurang akibat terlalu kental atau padat sehingga kinerja iodine jadi terhambat. Elektrolit cair, ion-ion dalam larutan tersebut mudah bergerak sehingga daya hantarnya semakin besar, namun kekurangannya akan terjadi lost iodine. Sedangkan pada larutan elektrolit yang kental pergerakan ion lebih sulit sehingga daya hantarnya menjadi lebih rendah. Pengaruh pemberian elektrolit berupa gel dan prototype DSSC yang di lapisi dengan Eva film membuat penurunan yang terjadi tidak drastis atau hanya sedikit demi sedikit, lebih cenderung stabil dari awal pengukuran sampai 5 hari pengukuran. Dengan kata lain, elektrolit gel ini mampu meningkatan life time DSSC. Dengan mengembangkan elektrolit berbasis polimer ini maka DSSC dapat lebih bertahan lama. Karena berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya dengan menggunakan elektrolit liquid, DSSC hanya mampu bertahan maksimal dalam waktu 5 jam dari pemakaian awal untuk satu kali penetesan elektrolit sebab elektrolit yang berwujud liquid mempunyai penguapan yang lebih cepat sehingga ketika akan dilakukan pengukuran harus ditetesi elektrolit lagi, hal ini terbukti dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Fathimatuz Zahroh, 2013, menyebutkan bahwa peneliti harus menenteskan elektrolit cair setiap kali melakukan pengukuran. Hal ini dilakuakan karena arus yang dihasilkan menurun drastis dari pengukuran pertama. Sedangkan pada penelitian ini, sampai jangka waktu 5 hari dari awal pengukuran DSSC tetap mampu bertahan dengan kestabilan tegangan dan arus yang masih tinggi. Penguapan pada elektrolit gel lebih lama dibanding elektrolit liquid sehingga tidak banyak iodine yang hilang akibat penguapan. Meskipun terjadi penurunan drastis pada elektrolit A, karena elektrolit yang digunakan lebih encer daripada elektrolit B dan elektrolit C, sehingga ada indikasi masih terjadi adanya penguapan pada elektrolit. Efesiensi yang dihasilkan dari penelitian ini lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Irmayatul Hikmah dengan menggunakan pencahayaan lampu halogen, ekstrak murbei sebagai dye dan menggunakan PEG 1000 sebagai campuran pembuatan elektrolit yang menghasilkan efisiensi 0,0724%. Efisiensi yang dihasilkan oleh Hafidz Bahtiar yang mengunakan sumber cahaya lampu xenon, ekstrak klorofil + 435 JTM. Volume 04 Nomor 03 Tahun 2016, Hal 427-437 karotenoid sebagai dye dan menggunakan PEG sebagai campuran pembuatan elektrolit efisiensi yang didapat juga lebih randah daripada efisiensi penelitian ini. Efisiensi dari penelitian Hafidz Bahtiar sebesar 0,0000442%. Penelitian Dye sensitized Solar cell menggunakan dye daun mengkudu dan elektrolit berupa gel ini masih memiliki kualitas yang kurang baik, karena memiliki efesiensi konversi yang masih rendah. Efisiensi konversi sel surya tersensitisasi dye untuk saat ini telah mencapai 10-11%. (Schmidt,Mende L. & Gratzel,M, 2006) PENUTUP Kesimpulan Telah dibuat sel surya tipe DSSC, Prototype DSSC sendiri terdiri dari 3 komponen yaitu Elektroda Kerja, Elektroda Pembading dan Elektrolit. Elektroda Kerja terdiri dari kaca ITO (Indinium Tin Oxide) yang di deposisi dengan pasta TiO2 dengan menggunakan metode doctor blade dan direndam dengan dye dari ekstrak daun mengkudu selama 24 jam. Larutan elektrolit dibuat gel, dengan penambahan Polyethylene Glycol (PEG), PEG yang digunakan yaitu PEG BM 4000 sebagai variasi A, PEG BM 6000 sebagai variasi B, dan PEG BM 8000 sebagai variasi C. Sedangkan Elektroda pembanding berupa kaca ITO yang dilapisi dengan karbon. Setelah 3 komponen dibuat, selanjutnya elektroda kerja diletakkan diatas elektroda pembanding karbon dengan struktur berlapisan (sandwich). Tetesi larutan elektrolit disela-sela elektroda kerja dan elektroda pembanding karbon. Agar kedua elektroda lebih menempel, jepit kedua elektroda dengan klip. Pada penelitian ini prototype DSSC dimodifikasi dengan melapisi permukaan DSSC dengan menggunakan Eva Film. Dye klorofil dari ekstrak Daun Mengkudu (Morinda Citrifolia.) memiliki nilai panjang gelombang 308.00-672.00 nm dan nilai puncak absorbansi maksimum 3,938 pada panjang gelombang 434.00 nm. Hasil Karakteristik I-V menggunakan sumber cahaya sinar matahari pada elektrolit A mendapatkan hasil rata-rata arus dan tegangan yang paling tinggi yaitu sebesar 14,7444 μA dan 130,1333 mV, elektrolit B yaitu sebesar 168,0889 μA dan 318,5 mV, sedangkan elektrolit C yaitu sebesar 30,8778 μA dan 249,4444 mV. Hasil Karakteristik I-V menggunakan sumber cahaya lampu halogen pada elektrolit A mendapatkan hasil rata-rata arus dan tegangan yang paling tinggi yaitu sebesar 7,09 μA dan 101,27 mV, elektrolit B yaitu sebesar 62,03 μA dan 231,3 mV, sedangkan elektrolit C yaitu sebesar 24,04 μA dan 146,3 mV. Efisiensi tertinggi pengukuran prototype DSSC menggunakan sumber cahaya sinar matahari yaitu Elektrolit A sebesar 0,0249 %, Elektrolit B sebesar 0,826%, dan Elektrolit C sebesar 0,1187%. Sedangkan efisiensi tertinggi menggunakan sumber cahaya Lampu Halogen yaitu Elektrolit A sebesar 0,00665%, Elektrolit B sebesar 0,133%, dan Elektrolit C sebesar 0,0326%. SARAN Perlu dikaji lebih jauh mengenai pengaruh berbagai karakteristik komponen DSSC terhadap performansi sel surya. Pemberian elektrolit diusahakan sedikit paling tidak 3 tetes agar pasta ššš2 tidak mudah retak Perlu diperhatikan cara pendeposisian ššš2 dan ketebalan pasta ššš2 sehingga lapisan ššš2 bisa rata dan tipis atau bisa transparan. Dan untuk penelitian selanjutnya, disarankan untuk tidak memakai substrat yang memiliki nilai resistansi yang sangat besar karena hal ini mampu menurunkan nilai fill factor dan efisiensi DSSC DAFTAR PUSTAKA Amao, Y., Yamada, Y., Aoki, K., 2004, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 164, 47-51 Bangun, A. P.,DR, MHA dan Saworno, B. Khasiat dan Manfaat Mengkudu. Jakarta: Agromedia Pustaka, 2002 E. Barnoy, et al., The Potential Of Natural, Photosynthetics Pigments to Improve The Effeciency of Dye-Sensitized Solar Cells, Thesis M. Sc, University of Maryland, 2011 Fanditya Dody R., 2014, Pengaruh Variasi Konsentrasi Klorofil Terhadap Daya Keluaran Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC).Universitas Brawijaya Harborne. J. B. 1973. Phytochemical Method. London : Chapman and Hall, Ltd. P. 49-188 Hikmah, Irmayatul dan Prajitno Gontjang. 2015. “Pengaruh Penggunaan Gel-Electrolyte Pada Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Berbasis ššš2 Nanopartikel Dengan Ekstrak Murbei (Morus) Sebagai Dye Sensitizer Pada Substrak Kaca ITO ”. Jurnal Sains dan Seni ITS Vol. 4 Kay, A., Gratzel, M., 1996, “Low Cost Photovoltaic Modules based on dye sensitized nanocrystalline titabium dioxide and carbon powder”, Solar Energy Materials & Solar Cells, 44,99-117 Pengaruh Variasi Elektrolit Terhadap Kinerja DSSC Menggunakan Ekstrak Daun Mengkudu Sebagai Dye Sensitizer Kumila, Biaunik N. dan Prajitno Gontjang. 2015. “Pengaruh Penggunaan Gel-Electrolyte Pada Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Berbasis ššš2 Orde Nano Menggunakan Kulit Manggis Sebagai Dye Sensitizer”. Jurnal Sains dan Seni POMITS Vol. 1. Schmidt, Mende L. & Gratzel,M.(2006). pore-filling and its effect on the effeciency of solid -state dye sensitized solar celll.thin solid films. 500:296-301 Septina Wilman., et al.,2007. “Pembuatan Prototipe Solar Cell Murah dengan Bahan OrganikInorganik (Dye-sensitized Solar Cell)”. Laporan Akhir Penelitian Bidang Energi. ITB Wei Tu, Chi, dkk. 2008. Performance of Gelled-Type Dye-Sensitized Solar Cells Associated with Glass Transition Temperature of The Gelatinizing Polymers. Europian Polymer Journal ELSEVIER(44) Zahroh, Fatimatuz. 2013. Pengaruh Pembebanan pada Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) TiO2 Orde Nano dengan Metode Spin Coating Menggunakan Kulit Manggis sebagai Dye Sensitizer. ITS. Surabaya. Zamrani R.A., 2013. Pembuatan Dan Karakterisasi Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Ekstraksi Kulit Buah Manggis Sebagai Dye Sensitizer Dengan Metode Doctor Blade. ITS . 437
