Templat tesis dan disertasi

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Krisis energi di era teknologi merupakan salah satu tantangan yang sedang
dihadapi sehingga perlu upaya untuk mengembangkan berbagai energi alternatif
yaitu energi terbarukan. Potensi energi terbarukan di Indonesia sangatlah
mendukung namun belum dimanfaatkan secara maksimal misalnya biomassa,
panas bumi, energi surya, energi air, energi angin dan energi samudera. Energi
surya merupakan salah satu energi yang banyak dikembangkan saat ini, misalnya
teknologi sel surya. Sel surya mulai menarik banyak perhatian para peneliti karena
diperkirakan dapat menjadi kandidat sumber pembangkit listrik di masa depan
terutama untuk daerah-daerah terpencil yang masih sulit dijangkau oleh jaringan
listrik. Sel surya juga merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena
dalam konversinya tidak menghasilkan polutan sama sekali.
Saat ini, teknologi sel surya yang banyak dikembangkan masih didominasi
oleh sel surya berbasis silikon amorf dan kristal namun harga bahan dasar dan
biaya produksi yang mahal menjadikan harga jual sel surya di pasaran relatif
tinggi (Fahlman dan Salaneck 2002). Pengembangan metode-metode sederhana
dalam fabrikasi sel surya banyak dilakukan untuk menekan biaya produksinya.
Oleh sebab itu, mulai dikembangkan dye sensitiser solar cell (DSSC) dengan
menggunakan bahan organik. Jika dibandingkan dengan fotovoltaik berbasis
Silikon (Si), DSSC memiliki keuntungan yaitu tidak sensitif terhadap cacat dalam
semikonduktor seperti cacat di dalam struktur Si, mudah terbentuk dan biayanya
lebih efektif untuk produksi serta lebih memungkinkan terjadinya transfer energi
langsung dari foton menjadi energi kimia (Wei 2010).
Salah satu semikonduktor yang sering digunakan dalam DSSC adalah
titanium oksida (TiO2). Titania relatif murah, banyak dijumpai dan juga tidak
beracun (Grätzel 2003). Produk dari DSSC adalah energi listrik namun banyak
faktor yang menyebabkan cahaya yang diproses di dalam sel surya mampu
dikonversi menjadi energi listrik. Salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya
nilai efisiensi sel surya jenis DSSC adalah konsentrasi ekstrak dye yang secara
langsung berhubungan dengan besarnya tingkat absorbansinya terhadap panjang
gelombang sinar yang terserap.
Sel surya jenis DSSC merupakan sel tersensitisasi dye dan berbeda dari
perangkat semikonduktor konvensional karena dalam proses absorpsi cahaya dan
separasi muatan listrik terjadi dalam proses yang terpisah. Absorpsi cahaya
dilakukan oleh molekul dye dan separasi muatan oleh semikonduktor anorganik
nanokristal yang memiliki celah pita besar. Dye sensitiser menyerap sinar
matahari dan memanfaatkan energi cahaya untuk menginduksi reaksi transfer
elektron. Dye yang digunakan sebagai sensitiser dapat berupa dye sintesis maupun
dye alami. Dye sintesis yaitu jenis ruthenium complex yang telah mencapai
efisiensi 10%, namun ketersediaan dan harganya yang mahal sehingga perlu
adanya alternatif lain pengganti dye jenis ini yaitu dye alami. Dye alami dapat
diekstraksi dari bagian-bagian tumbuhan seperti daun, bunga, atau buah. Berbagai
2
jenis ekstrak tumbuhan telah digunakan sebagai fotosensitiser pada sistem sel
surya tersensitisasi dye. Berbagai jenis ekstrak tumbuhan telah digunakan sebagai
fotosensitiser pada sistem sel surya tersensitisasi dye. Zat warna alami tersebut
telah terbukti mampu memberikan efek fotovoltaik walaupun efisiensi yang
dihasilkan masih jauh lebih kecil dibandingkan zat warna sintetis.
Ekstrak dye atau pigmen tumbuhan yang digunakan sebagai fotosensitiser
dalam sistem DSSC antara lain berupa ekstrak antosianin (Cherepy et al. 1997;
Dai et al. 2002), klorofil (Mabrouki et al. 2002), karoten (Yamazaki et al. 2006),
buah mulberry hitam (Chang et al. 2010), cryptophyta (Doust et al. 2006), kol
merah (Maddu et al. 2007), phycoerythrin (Kathiravan et al. 2009), bunga
bougainville, lobak cina merah dan buah pear (Calogero et al. 2010) serta Zhou et
al. (2011) telah menggunakan 20 warna alami dari tumbuhan untuk aplikasi
DSSC. Selain pigmen dari tanaman darat, pigmen juga dapat diekstraksi dari
mikroalga yaitu berupa fikosianin. Hall dan Rao (1992) menyatakan bahwa
fikosianin merupakan salah satu dari tiga pigmen (klorofil dan karotenoid) yang
mampu menangkap radiasi yang tersedia dari matahari paling efisien dan
bermanfaat dalam proses fotosintesis. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa
fikosianin mampu menyerap cahaya tampak paling banyak, dengan demikian
perlu dikaji lebih dalam tentang kemampuan fikosianin sebagai sensitiser dalam
DSSC.
Rumusan Masalah
Biaya produksi yang mahal dalam fabrikasi teknologi sel surya menjadikan
harga jual di pasaran relatif tinggi sehingga DSSC merupakan salah satu jenis sel
surya yang banyak dikembangkan sebagai alternatif dari sel surya konvensional.
Sel surya yang menggunakan dye sintetis sangat mahal dalam fabrikasinya
sehingga mendorong para peneliti untuk menggunakan dye alami pemanen
cahaya pada organisme yang cenderung lebih mudah diperoleh.
Tujuan penelitian
Tujuan penelitian ini adalah penggunaan dye fikosianin dari mikroalga
Spirulina platensis sebagai light harvesting dalam pembuatan DSSC.
Ruang Lingkup
1
2
3
4
Ruang lingkup penelitian ini adalah:
Kultivasi Spirulina platensis untuk memperoleh dye fikosianin
Sintesis nanopartikel TiO2
Pembuatan larutan elektrolit PEG/kitosan
Perakitan dan pengukuran performa sel surya