PENGARUH FRAKSI KLOROFIL SPIRULINA SP TERHADAP SIFAT LISTRIK DENGAN STRUKTUR DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

PENGARUH FRAKSI KLOROFIL SPIRULINA SP TERHADAP SIFAT LISTRIK DENGAN STRUKTUR DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

Disusun Oleh : FITRIA HASTAMI

M0207004

SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

Skripsi dengan judul : Pengaruh Fraksi Klorofil Spirulina sp terhadap Sifat

Listrik dengan Struktur Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Yang ditulis oleh

Nama

: Fitria Hastami

NIM

: M0207004

Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada : Hari

Dewan Penguji

1. Dr. Yofentina Iriani, S.Si., M.Si ……………………………. NIP.19711227 199702 2 001

2. Sorja Koesuma, S.Si., M.Si ……………………………. NIP.19720801 200003 1 001

3. Dr. Agus Supriyanto, S.Si., M.Si ……………………………. NIP.19690826 199903 1 001

4. Dr. Eng. Risa Suryana, S.Si., M.Si ……………………………. NIP.19710831 200003 1 005

Disahkan Oleh : Ketua Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta

Ketua Jurusan Fisika

Ahmad Marzuki, S.Si.,Ph.D NIP.19610223 198601 10001

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual dari skripsi saya yang berjudul “Pengaruh Fraksi Klorofil Spirulina sp terhadap Sifat Listrik dengan Struktur Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)” adalah hasil kerja keras dan sepengetahuan saya. Dalam skripsi ini tidak berisi tentang materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain serta materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret Surakarta ataupun di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan dalam daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis.

Surakarta, 3 Januari 2012 Penulis

Fitria Hastami

PENGARUH FRAKSI KLOROFIL SPIRULINA SP TERHADAP SIFAT LISTRIK DENGAN STRUKTUR DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)

Fitria Hastami

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

Telah dilakukan penelitian mengenai pengaruh fraksi klorofil Spirulina sp terhadap sifat listrik dengan struktur Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). DSSC merupakan sel surya fotoelektrokimia yang menggunakan energi cahaya untuk reaksi kimia yang menghasilkan energi listrik. Susunan DSSC terdiri dari substrat kaca FTO (Flourine doped Tin Oxide) yang dilapisi titanium dioksida, dye, larutan Iodine, dan kaca FTO yang dilapisi karbon dari grafit pensil kayu. Dye Sensitizer yang digunakan adalah klorofil alami yang berasal dari ekstrak Spirulina sp. Optimasi dye dalam DSSC menggunakan fraksi yang diperoleh dari

hasil kromatografi yang digunakan yaitu Sp 1 , Sp 2 , dan Sp 3 . Pengukuran sifat

listrik dengan karakterisasi I-V dengan Keithley 2602A. Nilai Responsivitas untuk

DSSC dengan dye Sp 1 sebesar 1,83x10 -8 (A/[Watt/m 2 ]), DSSC dengan dye Sp 2 1,66x10 -8 (A/[Watt/m 2 ]), dan DSSC dengan dye Sp 3 0,54x10 -8 (A/[Watt/m 2 ]).

Hasilnya menunjukan bahwa fraksi klorofil Spirulina sp memiliki pengaruh terhadap sifat listrik dengan struktur DSSC.

Kata kunci : DSSC, fraksi klorofil, sifat listrik

THE INFLUENCE OF CHLOROPHYLL FRACTIONS OF SPIRULINA SP ON DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) STRUCTURED ELECTRICAL PROPERTIES

Fitria Hastami

Departement of Physics. Faculty of Science Sebelas Maret University

The influence of chlorophyll fractions Spirulina sp on Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) structured electrical properties have been investigated. DSSC is the type of photoelectrochemistry solar cell which used solar energy to perform chemistry reaction to produce electric energy. The structure of DSSC consist of FTO (Flourine doped Tin Oxide) as a glass substrat with titanium dioxide film, dye, electrolyte Iˉ, and FTO glass with carbon catalyst. Dye which used as dye sensitizer is natural dye from extract of Spirulina sp. Chlorophyll fraction from

chromatografi separation which used is Sp 1 , Sp 2 , and Sp 3 . Measurement of

electrical properties with I-V characterization with Keithley 2602A. And

responsivity value for DSSC with dye Sp 1 is 1,83x10 -8 (A/[Watt/m 2 ]), DSSC with dye Sp 2 is 1,66x10 -8 (A/[Watt/m 2 ]), and DSSC with dye Sp 3 is 0,54x10 -8 (A/[Watt/m 2 ]). The result showed that the fraction of chlorophyll Spirulina sp has an influence on the electrical properties with DSSC structured .

Key words : DSSC, Chlrophyll fraction, electrical properties

Allah, tidak ada Tuhan melainkan Dia Yang Hidup kekal lagi terus menerus mengurus (Makhluk-Nya); tidak mengantuk dan tidak tidur . Kepunyaan-Nya apa yang dilangit dan di bumi, Siapakah yang dapat memberi syafa’at di sisi Allah tanpa izin-Nya?Allah mengetahui apa apa yang dihadapan mereka dan di belakang mereka, dan mereka tidak mengetahui apa apa dari ilmu Allah melainkan apa yang di kehendaki-Nya. Kekuasaan Allah meliputi langit dan bumi. Dan Allah tidak merasa berat memlihara keduanya, dan Allah Maha Tinggi Lagi Maha Besar

( QS AL-Baqarah 255)

Don’t be afraid of missing opportunities. Behind every failure is an opportunity somebody

wishes they had missed.

( Lily Tomlin )

Berkat Rahmat Allah SWT, dapat saya persembahkan skripsi ini untuk :

Bapak Mochtar Sardi dan Ibu Rahayu Tercinta Maria, mbak lina, mas yudhi Almamater Universitas Sebelas Maret

Allah, tidak ada Tuhan melainkan Dia Yang Hidup kekal lagi terus menerus mengurus (Makhluk-Nya); tidak mengantuk dan tidak tidur . Kepunyaan-Nya apa yang dilangit dan di bumi, Siapakah yang dapat memberi syafa’at di sisi Allah tanpa izin-Nya?Allah mengetahui apa apa yang dihadapan mereka dan di belakang mereka, dan mereka tidak mengetahui apa apa dari ilmu Allah melainkan apa yang di kehendaki-Nya. Kekuasaan Allah meliputi langit dan bumi. Dan Allah tidak merasa berat memlihara keduanya, dan Allah Maha Tinggi Lagi Maha Besar

( QS AL-Baqarah 255)

Don’t be afraid of missing opportunities. Behind every failure is an opportunity somebody

wishes they had missed.

( Lily Tomlin )

Berkat Rahmat Allah SWT, dapat saya persembahkan skripsi ini untuk :

Bapak Mochtar Sardi dan Ibu Rahayu Tercinta Maria, mbak lina, mas yudhi Almamater Universitas Sebelas Maret

Allah, tidak ada Tuhan melainkan Dia Yang Hidup kekal lagi terus menerus mengurus (Makhluk-Nya); tidak mengantuk dan tidak tidur . Kepunyaan-Nya apa yang dilangit dan di bumi, Siapakah yang dapat memberi syafa’at di sisi Allah tanpa izin-Nya?Allah mengetahui apa apa yang dihadapan mereka dan di belakang mereka, dan mereka tidak mengetahui apa apa dari ilmu Allah melainkan apa yang di kehendaki-Nya. Kekuasaan Allah meliputi langit dan bumi. Dan Allah tidak merasa berat memlihara keduanya, dan Allah Maha Tinggi Lagi Maha Besar

( QS AL-Baqarah 255)

Don’t be afraid of missing opportunities. Behind every failure is an opportunity somebody

wishes they had missed.

( Lily Tomlin )

Berkat Rahmat Allah SWT, dapat saya persembahkan skripsi ini untuk :

Bapak Mochtar Sardi dan Ibu Rahayu Tercinta Maria, mbak lina, mas yudhi Almamater Universitas Sebelas Maret

Segala puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, atas rahmat, hidayah, serta inayahNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

Pengaruh Fraksi Klorofil Spirulina sp terhadap Sifat Listrik dengan

Struktur Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Sebagai salah satu syarat meraih gelar sarjana Sains di jurusan Fisika FMIPA UNS.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapatkan bimbingan, bantuan , dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Agus Supriyanto,S.Si., M.Si selaku pembimbing I

2. Bapak Dr. Eng. Risa Suryana, S.Si., M.Si selaku pembimbing II

3. Bapak Mochtar Sardi dan Ibu Rahayu atas do’a, dukungan,

semangatnya

4. Maria, mbak lina, mas yudhi ,mbak novi, mas abdul, ponakan

mungilku azhar, terima kasih support nya

5. Nugroho, Sisil, imel, wulan, atas motivasi dan semangatnya

6. Teman – teman tim material organik.

7. Teman teman angkatan 2007

8. Adik - adik dan kakak - kakak tingkat, terima kasih sudah menjadi

teman dan motivasiku Semoga Allah SWT melimpahkan rahmatNya untuk kita semua. Amin. Penulis sadar bahawa skripsi ini jauh dari sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapakan. Akhir kata semoga Skripsi ini bermanfaat.

Surakarta, 3 Januari 2012

Segala puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, atas rahmat, hidayah, serta inayahNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

Pengaruh Fraksi Klorofil Spirulina sp terhadap Sifat Listrik dengan

Struktur Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Sebagai salah satu syarat meraih gelar sarjana Sains di jurusan Fisika FMIPA UNS.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapatkan bimbingan, bantuan , dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Agus Supriyanto,S.Si., M.Si selaku pembimbing I

2. Bapak Dr. Eng. Risa Suryana, S.Si., M.Si selaku pembimbing II

3. Bapak Mochtar Sardi dan Ibu Rahayu atas do’a, dukungan,

semangatnya

4. Maria, mbak lina, mas yudhi ,mbak novi, mas abdul, ponakan

mungilku azhar, terima kasih support nya

5. Nugroho, Sisil, imel, wulan, atas motivasi dan semangatnya

6. Teman – teman tim material organik.

7. Teman teman angkatan 2007

8. Adik - adik dan kakak - kakak tingkat, terima kasih sudah menjadi

teman dan motivasiku Semoga Allah SWT melimpahkan rahmatNya untuk kita semua. Amin. Penulis sadar bahawa skripsi ini jauh dari sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapakan. Akhir kata semoga Skripsi ini bermanfaat.

Surakarta, 3 Januari 2012

Segala puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, atas rahmat, hidayah, serta inayahNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

Pengaruh Fraksi Klorofil Spirulina sp terhadap Sifat Listrik dengan

Struktur Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Sebagai salah satu syarat meraih gelar sarjana Sains di jurusan Fisika FMIPA UNS.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapatkan bimbingan, bantuan , dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Agus Supriyanto,S.Si., M.Si selaku pembimbing I

2. Bapak Dr. Eng. Risa Suryana, S.Si., M.Si selaku pembimbing II

3. Bapak Mochtar Sardi dan Ibu Rahayu atas do’a, dukungan,

semangatnya

4. Maria, mbak lina, mas yudhi ,mbak novi, mas abdul, ponakan

mungilku azhar, terima kasih support nya

5. Nugroho, Sisil, imel, wulan, atas motivasi dan semangatnya

6. Teman – teman tim material organik.

7. Teman teman angkatan 2007

8. Adik - adik dan kakak - kakak tingkat, terima kasih sudah menjadi

teman dan motivasiku Semoga Allah SWT melimpahkan rahmatNya untuk kita semua. Amin. Penulis sadar bahawa skripsi ini jauh dari sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapakan. Akhir kata semoga Skripsi ini bermanfaat.

Surakarta, 3 Januari 2012

4.2.3 Karakterisasi I-V Larutan Klorofil Spirulina sp ........................ 33

4.3 Pengukuran Sifat Listrik Fraksi Klorofil Spirulina Sp dengan struktur DSSC .................................................................................................. 36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 42

5.1 Kesimpulan..................................................................................... 42

5.2 Saran .............................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 43 LAMPIRAN ......................................................................................................... 46

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Nilai puncak absorbansi larutan klorofil ................................................ 31 Table 4.2. Kandungan klorofil masing masing sampel Spirulina sp........................ 32 Tabel 4.3. Tabel konduktivitas dye klorofil Spirulina sp......................................... 35 Tabel 4.4. Nilai Responsivitas DSSC .................................................................... 41

Gambar 4.10. Grafik perbandingan DSSC tanpa elektrolit dan DSSC dengan elektrolit pada kondisi terang ................................................................................. 40 Gambar 4.11. Grafik perbandingan DSSC tanpa elektrolit dan DSSC dengan elektrolit pada kondisi gelap .................................................................................. 40

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Perhitungan kandungan klorofil untuk masing masing fraksi ............... 46 Lampiran 2 Perhitungan konduktivitas larutan klorofil Spirulina sp ....................... 47

Lampiran 3 Perhitungan nilai Responsivitas (R e ) ................................................... 48 Lampiran 4 Struktur rutile TiO 2 hasil XRD ............................................................. 49

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan paling berarti dalam penelitian sel surya adalah penemuan sel surya yang menggunakan pewarna tersensitasi atau Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) oleh Michael Grätzel pada 1991. Dye Sensitizer berasal dari dua kata yaitu, dye dan sensitization. Dye merupakan molekul pigmen atau senyawa kimia yang dapat menyerap cahaya, sensitization merupakan proses yang membuat sel surya menjadi peka terhadap cahaya. Sel surya ini disebut juga dengan sel Grätzel, yaitu jenis sel surya yang melibatkan proses absorbsi optis dan proses pemisahan muatan karena keberadaan sensitizer sebagai materi penyerap cahaya dengan semikonduktor berpita lebar yang memiliki struktur morfologi nanokristalin.

Pada DSSC terjadi proses injeksi yaitu proses transfer elektron dari molekul dye ke daerah pita konduksi semikonduktor yang terjadi karena adanya absorbsi cahaya (Agot et.al; 2001). Lapisan dye berfungsi sebagai absorber sinar matahari yang utama sehingga menghasilkan aliran elektron. Proses penyerapan cahaya

matahari oleh sel surya nanokristal titanium dioksida (TiO 2 ) tersensitasi dye

menyerupai mekanisme fotosintesis pada daun tumbuhan dengan klorofil sebagai dye-nya. Dye yang digunakan sebagai sensitizer dapat berupa dye sintesis maupun dye alami. DSSC komersial dengan dye sintesis jenis ruthenium complex telah mencapai efisiensi 10% (Gratzel, 2003). Namun karena jumlahnya yang terbatas dan harganya yang relatif mahal. Maka perlu adanya alternatif lain sebagai pengganti dye jenis ini yaitu dye alami.

Salah satu penelitian terbaru menyatakan bahwa larutan klorofil dari Spirulina sp telah memenuhi karakteristik sebagai dye pada DSSC (Sumaryanti, 2010). Syarat agar dye mampu berfungsi sebagai sensitizer adalah bahan tersebut mampu menjadi medium transfer pembawa muatan listrik sebagai akibat foton Salah satu penelitian terbaru menyatakan bahwa larutan klorofil dari Spirulina sp telah memenuhi karakteristik sebagai dye pada DSSC (Sumaryanti, 2010). Syarat agar dye mampu berfungsi sebagai sensitizer adalah bahan tersebut mampu menjadi medium transfer pembawa muatan listrik sebagai akibat foton

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan, maka dapat dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana kemampuan absorbansi dari fraksi klorofil Spirulina sp yang akan digunakan sebagai dye?

2. Bagaimana karakteristik I-V dari fraksi klorofil Spirulina sp yang akan digunakan sebagai dye?

3. Bagaimana pengaruh fraksi klorofil Spirulina sp terhadap sifat listrik dengan struktur DSSC?

1.3. Batasan Masalah

Beberapa batasan perlu diberikan agar permasalahan yang akan dibahas menjadi terarah. Batasan tersebut adalah sebagai berikut :

1. Dye pada penelitian ini merupakan fraksi klorofil dari ekstrak Spirulina sp hasil pemisahan kromatografi sebanyak 3 fraksi, yaitu Sp 1 untuk warna hijau pekat, Sp 2 untuk warna hijau tidak pekat, dan Sp 3 untuk warna hijau kekuning-kuningan.

2. Karakteristik optik meliputi absorbansi menggunakan UV-Vis Spectrometer Lambda 25 dan karakterisasi listrik I-V dengan Elkahfi 100 I-V meter.

3. Deposisi TiO 2 pada kaca Fluorine doped Tin Oxide (FTO) menggunakan metode slipcasting.

4. Karakteristik I-V fraksi klorofil Spirulina sp dengan struktur DSSC dengan Keithley 2602A .

Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Mengetahui kemampuan absorbansi dari fraksi klorofil Spirulina sp yang akan digunakan sebagai dye.

2. Mengetahui karakteristik I-V dari fraksi klorofil Spirulina sp yang akan digunakan sebagai dye.

3. Mengetahui pengaruh fraksi klorofil Spirulina sp terhadap sifat listrik dengan struktur DSSC.

1.5. Manfaat Penelitian

Dari penelitian yang dilakukan, dapat diperoleh manfaat sebagai berikut :

1. Mengkaji pembuatan DSSC sebagai sarana alternatif energi terbarukan.

2. Mengetahui prinsip kerja sel surya tersensitasi zat warna.

3. Teknologi pembuatan DSSC yang dikembangkan pada penelitian ini dapat menjadi studi awal untuk penelitian lebih lanjut sehingga menghasilkan sel surya yang mempunyai kinerja lebih baik.

LANDASAN TEORI

2.1. DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell)

Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), pertama kali ditemukan oleh Michael Gratzel pada tahun 1991, kemudian menjadi salah satu topik penelitian yang dilakukan intensif oleh peneliti di dunia. DSSC disebut juga terobosan pertama dalam teknologi sel surya sejak sel surya silikon. Penemuan Gratzel tersebut berhubungan dengan penerapan prinsip efisiensi kompleks ruthenium untuk mengaktifkan semikonduktor oksida, yang sangat sensitif di daerah cahaya tampak (visible region). DSSC terdiri dari sebuah elektroda kerja, sebuah elektroda lawan dan sebuah elektrolit. Zat warna dari ruthenium complexs

melekat pada pori nanokristal dari film semikonduktor, misalnya TiO 2 yang

merupakan elektroda kerja. Selain itu digunakan kaca konduktif platina sebagai

elektroda lawan dan larutan I 3 - /I - sebagai elektrolit (Halme, 2002). DSSC atau Sel

Gratzel ini sangat menjanjikan karena pembuatannya tidak membutuhkan peralatan yang rumit. Efisiensi DSSC dengan dye ruthenium (II) polypyridyl complex mencapai 10% (Gratzel, 2003)

2.1.1. Prinsip Kerja DSSC

Prinsip kerja sel surya jenis DSSC pada dasarnya melibatkan tiga komponen utama, yaitu elektroda kerja yang berfungsi untuk menyerap foton dan membangkitkan elektron bebas, elektroda lawan, dan elektrolit yang berfungsi sebagai penghubung kedua jenis elektroda tersebut. Elektroda kerja merupakan

lapis tipis TiO 2 pada substrat kaca transparan. Energi cahaya yang diterima oleh

DSSC mengakibatkan tereksitasinya elektron dari pita HOMO (High Occupied Molecular Orbital) ke pita LUMO (Low Unoccupied Molecular Orbital) karena

adanya perbedaan tingkat energi dari pita konduksi semikonduktor TiO 2 yang

lebih rendah dibandingkan dengan orbital LUMO pada dye, maka akan lebih rendah dibandingkan dengan orbital LUMO pada dye, maka akan

Gambar 2.1. Struktur dan Komponen DSSC (Gratzel, 2003)

Absorbsi cahaya dari DSSC dilakukan oleh molekul dye dan separasi muatan oleh injeksi elektron dari dye pada TiO 2 di permukaan elektrolit

semikonduktor. Dengan struktur pori yang nano maka permukaan dari TiO 2 menjadi luas sehingga memperbanyak dye yang terabsorbsi dan akan meningkatkan efisiensi (O’Regan dan Gratzel, 1991). Saat penyusunannya, molekul dye menjadi sebuah lapisan dye yang tebal. Lapisan tersebut mampu meningkatkan kemampuan optik DSSC. Kontak langsung antara molekul dye dengan permukaan elektroda semikonduktor dapat memisahkan muatan dan berkontribusi pada pembangkit arus.

Prinsip kerja DSSC digambarkan dengan Gambar 2.2. Pada dasarnya prinsip kerja dari DSSC merupakan reaksi dari transfer elektron. Proses pertama dimulai dengan terjadinya eksitasi elektron pada molekul dye akibat absorbsi foton. Elektron tereksitasi dari ground state (D) ke excited state (D*).

(2.1) Elektron dari exited state kemudian langsung terinjeksi menuju conduction band (E CB ) titania sehingga molekul dye teroksidasi (D + ). Dengan adanya donor

(ground state) dan mencegah penangkapan kembali elektron dye yang teroksidasi.

Gambar 2.2. Prinsip Kerja dari DSSC (Natalita, 2011)

Setelah mencapai elektrode TCO, elektron mengalir menuju elektroda lawan melalui rangkaian eksternal. Dengan adanya katalis pada elektroda lawan, elektron diterima pada proses sebelumnya, berkombinasi dengan elektron membentuk iodide ( ).

Iodide ini digunakan untuk mendonor elektron kepada dye yang teroksidasi, sehingga terbentuk suatu siklus transport elektron. Dengan siklus ini terjadi konversi langsung dari cahaya matahari menjadi listrik.

2.2. Material DSSC

2.2.1. Substrat

Substrat yang digunakan dalam DSSC pada umumnya yaitu jenis TCO (Transparent Conductive Oxide) yang merupakan kaca transparan konduktif. Material Substrat pada DSSC memiliki fungsi sebagai badan dari sel surya, dan lapisan konduktifnya berfungsi tempat mengalirnya muatan. Material yang sering digunakan adalah Fluorine doped Tin Oxide ( FTO ) dan Indium Tin Oxide (ITO), Substrat yang digunakan dalam DSSC pada umumnya yaitu jenis TCO (Transparent Conductive Oxide) yang merupakan kaca transparan konduktif. Material Substrat pada DSSC memiliki fungsi sebagai badan dari sel surya, dan lapisan konduktifnya berfungsi tempat mengalirnya muatan. Material yang sering digunakan adalah Fluorine doped Tin Oxide ( FTO ) dan Indium Tin Oxide (ITO),

2.2.2. Semikonduktor TiO 2 TiO 2 merupakan material semikonduktor tipe-n yang mempunyai ukuran partikel antara 10-50 nm. TiO 2 memiliki peran penting dalam pemanfaatan

fotoenergi karena memiliki daya oksidatif dan stabilitas yang tinggi terhadap fotokorosi, selain itu harganya relatif murah , mudah didapat, dan tidak beracun

(Gratzel, 2003). TiO 2 mempunyai kemampuan untuk menyerap dye lebih banyak

karena didalamnya terdapat rongga dan ukurannya dalam nano, sehingga disebut

nanoporous. Struktur TiO 2 memiliki tiga bentuk, yaitu rutile, anatase, dan brukit.

Rutile dan anatase cukup stabil, sedangkan brukit sulit ditemukan, biasanya brukit terdapat didalam mineral dan sulit untuk dimurnikan (Soleh, 2002).

Gambar 2.3. Struktur Anatase (a) dan Rutile (b) (Soleh, 2002)

2.2.3. Dye

Molekul dye berfungsi melakukan absorbsi cahaya pada permukaan TiO 2 .

Sejauh ini dye yang digunakan dapat berupa dye sintesis maupun dye alami. DSSC komersial dengan penggunaan dye sintesis jenis ruthenium complexs memiliki efisiensi sebesar 10% (Gratzel, 2003), namun karena jumlahnya yang terbatas dan harganya yang mahal membuat adanya alternatif penggunaan dye alami yang dapat di ekstrak dari bagian tumbuhan seperti daun, bunga, atau buah Sejauh ini dye yang digunakan dapat berupa dye sintesis maupun dye alami. DSSC komersial dengan penggunaan dye sintesis jenis ruthenium complexs memiliki efisiensi sebesar 10% (Gratzel, 2003), namun karena jumlahnya yang terbatas dan harganya yang mahal membuat adanya alternatif penggunaan dye alami yang dapat di ekstrak dari bagian tumbuhan seperti daun, bunga, atau buah

2.2.3.1. Klorofil sebagai Dye

Ekstrak atau pigmen tumbuhan yang digunakan sebagai fotosensitizer pada daerah visible dapat berupa ekstrak klorofil (Amoa, 2003). Klorofil merupakan pigmen utama tumbuhan yang berfungsi untuk menyerap cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia yang dibutuhkan dalam mereduksi karbondioksida menjadi karbohidrat dalam proses fotosintesis. Zat ini terdapat pada kloroplas dalam jumlah yang banyak serta mudah untuk di ekstraksi kedalam pelarut aseton (Harbone, 1996). Klorofil memiliki struktur seperti pada gambar berikut

Gambar 2.4. Struktur Molekuler Klorofil (Shakhashiri, 2010)

Secara kimia semua klorofil mengandung satu inti porfirin (tetrapinol) dengan satu atom magnesium yang terikat kuat ditengahnya dan satu rantai samping dihidrokarbon panjang (fitil) tergabung melalui gugus asam karboksilat. Didalam tumbuhan sekurang-kurangnya terdapat lima jenis klorofil. Semua memiliki struktur dasar yang sama, tetapi memiliki sifat sesuai dengan rantai Secara kimia semua klorofil mengandung satu inti porfirin (tetrapinol) dengan satu atom magnesium yang terikat kuat ditengahnya dan satu rantai samping dihidrokarbon panjang (fitil) tergabung melalui gugus asam karboksilat. Didalam tumbuhan sekurang-kurangnya terdapat lima jenis klorofil. Semua memiliki struktur dasar yang sama, tetapi memiliki sifat sesuai dengan rantai

Gambar 2.5. Spektrum Absorbsi Cahaya Tampak Klorofil a dan Klorofil b (Larkum, 2003)

Pengubahan energi radiasi matahari (cahaya) menjadi energi kimia terjadi mula-mula karena eksitasi rangsangan elektron. Ini dapat diartikan secara sederhana dengan pemindah elektron dari orbit dasar (paling dekat dengan inti) ke orbit 1 atau 2 yang menjadi inti. Atom berada pada keadaan paling stabil bila elektron menempati garis orbit yang paling dekat dengan inti (keadaan energi paling kecil atau posisi dasar elektron). Karena garis orbit tempat mengorbitnya sangat definit, hanya gelombang cahaya dengan kandungan energi (kuanta atau foton) tertentu yang dapat menghasilkan transisi elektron. Kuanta cahaya yang memiliki energi yang lebih besar atau lebih rendah tidak efektif. Cahaya biru dan merah dari sinar matahari merupakan yang paling efektif menghasilkan transisi elektron. Hanya gelombang cahaya tertentu yang aktif dalam proses fotosintesis. Bagian radiasi yang aktif dalam fotosintesis yang dikenal dengan istilah photosynthetic active radiation (PAR) adalah cahaya nampak yang terletak pada

Spirulina sp adalah sejenis tumbuhan air yang hanya memiliki satu sel dan tumbuh didalam air yang beralkali. Air yang beralkali memiliki Ph lebih dari 8. Klasifikasi Spirulina sp menurut Bold & Wyne (1978) adalah sebagai berikut : Kingdom : Protista Divisi

: Spirulina Spesies : Spirulina sp Spirulina sp mengandung beberapa pigmen fotosintesis, yaitu klorofil a dan

b, xantofil, beta karoten, echinenone, mixoksantofil, zeaxanthin, canthaxanthin, diatoxantin,

trihidroksi

echinenone, beta-cryptoxantin,

oscillaxanthin,

diatoxanthin, phycobiliprotein c-phycocyanin dan allophycocyanin. Pigmen fotosintesis yang mendominasi Spirulina sp adalah klorofil a, klorofil b dan beta karoten. Klorofil a memiliki spektrum absorbsi yang stabil. Hal ini dikarenakan adanya konjugasi diantara ikatan rangkapnya (Lehninger, 1982). Spirulina sp memiliki kandungan klorofil lebih tinggi dibandingkan alfalfa yaitu sejenis legume yang paling kaya dengan klorofil, sekurang-kurangnya 4 kali lebih tinggi daripada sayur-sayuran biasa (Fikri, 2007). Bentuk tubuh Spirulina sp yang menyerupai benang merupakan rangkaian sel yang berbentuk silindris dengan dinding sel yang tipis, berdiameter 1-12 mm.

2.2.3.3. Kandungan Klorofil

Pengukuran klorofil a dan klorofil b dapat dilakukan dengan menentukan serapan langsung pada berbagai panjang gelombang. Nilai serapan larutan pada tiap panjang gelombang dapat diukur memakai UV- Vis Spektrofotometer Lambda

25. Adapun untuk mengetahui kandungan konsentrasi klorofil menggunakan persamaan (Porra et.al; 1989 )

Chl-b=

20.31 × A , − 4.91 × A ,

2.2.3.4. Karakterisasi Sifat Optik dan Listrik 2.2.3.4.1. Karakterisasi Sifat Optik

Berkas cahaya yang dikenakan pada sebuah materi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6 akan mengalami tiga hal yaitu absorbsi, refleksi, dan transmisi.

Gambar 2.6. Skema Hukum Lambert-Beer (Ingle, 1988)

Hukum Lambert menyatakan bahwa berkas cahaya datang yang diabsorbsi oleh suatu materi tidak bergantung pada intensitasnya. Hukum Lambert ini hanya berlaku jika di dalam material tidak ada reaksi kimia ataupun proses fisis yang dapat dipicu oleh berkas cahaya datang tersebut. Intensitas cahaya yang di absorbsi oleh material tersebut dapat dituliskan dalam persamaan (2.5) (Ingle, 1988).

I T I T   (2.5)

Hukum Beer menyatakan bahwa absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi dan ketebalan media yang dinyatakan dalam Persamaan (2.6) (Ingle, 1988).

T Log T

A       ) ( ) log(

Sehingga diperoleh Persamaan (2.7) (Ingle, 1988).

Koefisien absorbsi α dapat diperoleh menggunakan Persamaan (2.8) (Ingle, 1988).

A adalah absorbansi

 adalah koefisien absorbansi (cm -1 ) T adalah transmitansi

I o adalah daya cahaya datang (W.m -2 )

I adalah daya cahaya keluar (W.m -2 )

c adalah konsentrasi molar (mol. l -1 ) l adalah tebal media (cm)

Absorbsi cahaya oleh suatu molekul merupakan suatu bentuk interaksi antara gelombang cahaya atau foton dan atom atau molekul. Energi cahaya diserap oleh atom atau molekul dan digunakan oleh elektron di dalam atom atau molekul tersebut untuk bertransisi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Persamaan (2.9) (Beiser, 1999) menyatakan bahwa absorbsi hanya terjadi jika selisih kedua

tingkat energi elektronik tersebut ΔE = E 2 –E 1 bersesuaian dengan energi cahaya atau foton yang datang. ΔE = E foton

(2.9) Probabilitas absorbsi bergantung pada kerapatan elektron pada tingkat

energi pita konduksi dan pita valensi serta tingkat energi cahaya yang datang. Jika energi cahaya yang datang lebih besar dari celah pita energi, maka koefisien absorbsi akan makin besar pula. Koefisien absorbsi berguna dalam penentuan besarnya pembangkitan pasangan elektron dan hole akibat adanya penyinaran.

Besarnya resistansi dari suatu larutan dapat diukur menggunakan metode two point probe dengan menggunakan alat Elkahfi 100 I-V Meter . Pada metode ini terdapat dua probe, yaitu satu probe arus dan satu probe tegangan. Probe pertama berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dan probe yang lain untuk mengukur tegangan listrik ketika probe-probe tersebut dikenakan pada sampel. Dari variasi perubahan tegangan yang diberikan, akan diperoleh perubahan arus yang diukur sehingga besarnya resistansi berdasarkan nilai tegangan dan arusnya. Nilai resistansi sangat dipengaruhi oleh elektroda. Resistansi yang terukur merupakan resistansi total antara resistansi larutan klorofil dan resistansi elektroda. Bahan konduktor yang baik mempunyai nilai konduktivitas tinggi, sedangkan untuk bahan isolator, konduktivitasnya rendah karena tingginya resistivitas. Besarnya resistivitas berbanding terbalik dengan konduktivitas, dan hubungannya ditunjukkan dengan Persamaan (2.10) (Tipler, 2001).

 merupakan konduktivitas (Ωm) -1 dan  adalah resistivitas (Ωm). Medan listrik

E dan rapat arus J akan dihasilkan pada suatu konduktor

apabila konduktor tersebut dialiri arus, dimana besarnya rapat arus sebanding dengan kuat medan listrik dalam konduktor dan secara matematik dirumuskan oleh Persamaan (2.11) (Tipler, 2001).

J E   (2.11)

J adalah rapat arus yang menunjukkan besarnya aliran muatan (I) pada suatu konduktor persatuan luas (A), dan dinyatakan dengan Persamaan (2.12) (Tipler, 2001).

J (2.12)

Persamaan (2.11) digunakan untuk menentukan nilai medan listrik E pada konduktor tersebut apabila diberi tegangan V (Tipler, 2001).

E (2.13)

Mengacu pada Persamaan (2.11), (2.12), dan (2.13) diperoleh Persamaan (2.14).

Nilai tahanan R dari suatu konduktor dirumuskan oleh Persamaan (2.10) (Tipler, 2001).

R (2.15)

Berdasarkan Persamaan ( 2.14) dan ( 2.15) dapat diperoleh Persamaan (2.16).

V    (2.16)

Sehingga resistansi dapat juga dinyatakan sesuai Persamaan (2.17).

Nilai resistansi berbanding lurus terhadap resistivitas bahan dan panjang resistor dan berbanding terbalik dengan luas penampang yang tegak lurus arah aliran arus. Persamaan (2.10) menunjukkan bahwa resistivitas berbanding terbalik dengan konduktivitas. Dengan konduktivitas kecil maka larutan itu lebih bersifat resistan (penghambat listrik) dan sebaliknya bila konduktivitas suatu bahan itu besar maka resistansi bahan tersebut akan kecil.

2.2.4. Elektrolit

Larutan elektrolit yang digunakan pada sistem DSSC berfungsi untuk menggantikan kehilangan elektron pada pita HOMO dari dye akibat eksitasi elektron dari pita HOMO (High Occupied Molecular Orbital) ke pita LUMO (Low Unoccupied Molecular Orbital) karena penyerapan cahaya tampak oleh dye. Elektrolit juga dapat menerima elektron pada sisi elektroda lawan. Pada umumnya

pembuatan sel DSSC menggunakan pasangan elektrolit I - dan I 3 - sebagai

elektrolit, karena sifatnya yang stabil dan mempunyai reversibilitas yang baik (Wang et.al; 2005).

Gambar 2.7. Struktur Iodine (Wang et.al; 2005).

2.2.5. Elektroda lawan

Katalis dibutuhkan untuk mempercepat kinetika reaksi proses reduksi triiodide pada TCO (Transparant Conductive Oxide). Platina merupakan material yang umum digunakan sebagai katalis pada berbagai aplikasi, dan juga sangat efisien dalam aplikasinya pada DSSC. Walaupun platina memiliki kemampuan katalistik yang tinggi, namun platina merupakan material yang mahal, maka sebagai alternatif dikembangkan elektroda lawan berupa karbon sebagai lapisan katalis. Karena luas permukaannya yang tinggi elektroda lawan karbon mempunyai keaktifan reduksi triiodide yang menyerupai elektroda platina.

2.3. Responsivitas Fotodioda

Responsivitas merupakan sebuah ukuran dari sensitivitas yang memperhitungkan daerah aktif dari fotodioda. Salah satu metode standar yang digunakan untuk menentukan responsivitas dari fotodioda adalah dengan membagi arus short circuit (I SC ) dengan intensitas cahaya dari sumber lampu yang digunakan. Arus short circuit (I SC ) merupakan arus pada saat tegangan nol. Sedangkan intensitas cahaya dari suatu sumber cahaya dapat diukur dengan menggunakan Solar Power Meter .

Nilai responsivitas sendiri diperoleh dari kurva I-V seperti Gambar 2.8. Pada saat diberikan tegangan, maka akan menghasilkan arus tertentu. Persamaan untuk menghitung nilai responsivitas sendiri adalah

I SC adalah Arus short circuit (Ampere)

E e adalah Intensitas cahaya (Watt m -2 )

Gambar 2.8. Karakteristik Kurva I-V Fotodioda (Supriyanto dkk, 2009)

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Metode Penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Jurusan Fisika FMIPA UNS untuk tahap ekstraksi serta preparasi dan pengujian sifat listrik DSSC, Laboratorium Jurusan Kimia FMIPA UNS untuk tahap kromatografi, Laboratorium MIPA Terpadu

FMIPA UNS untuk karakterisasi XRD TiO 2 . Penelitian dilaksanakan dari bulan Juni – November 2011.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1. Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Isolasi dye klorofil Spirulina sp

a. Ekstraksi

Tabung erlenmeyer 250 ml digunakan pada proses ekstraksi sebagai wadah, Neraca analitik Metler Toledo digunakan untuk menimbang bahan yang akan di ekstrak ( Spirulina sp), Magnetic stirer digunakan untuk mengaduk larutan dalam tabung reaksi, Gelas ukur 250 ml digunakan untuk mengukur aseton, corong digunakan untuk mempermudah menuangkan larutan pada wadah lain, pipet tetes digunakan untuk mengambil larutan dari dalam botol.

b. Kromatografi

Satu set kolom kromatografi, digunakan untuk memisahkan klorofil Spirulina sp dari pigmen fotosintesis yang ikut larut pada proses ekstraksi, gelas beker digunakan untuk menampung larutan hasil kromatografi yang terpisah menjadi beberapa fraksi, kompresor udara mini digunakan untuk memampatkan tekanan udara pada kolom agar

UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25, untuk mengukur absorbansi pada masing - masing fraksi hasil kromatografi, Elkahfi 100 I-V Meter, untuk mengetahui karakteristik arus dan tegangan larutan klorofil.

3. Alat uji karakterisasi XRD X-Ray Diffraction Bruker D8 Advance (XRD), untuk mengidentifikasi struktur kristal TiO 2.

4. Alat preparasi DSSC Hot Plate IKA R C-MAG HS7 untuk pengaduk larutan dan pemanas, supaya larutan tercampur rata digunakan magnetic stirrer, spatula untuk

mengambil bubuk dan mendeposisi TiO 2 pada kaca FTO

5. Pengujian sifat listrik DSSC Lampu OHP (Over Head Projector) untuk lampu iluminasi, Keithley 2602A System Source Meter untuk mengetahui karakteristik I-V, Solar Power Meter 1333R untuk mengukur intensitas cahaya.

3.2.2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah:

1. Isolasi dye klorofil Spirulina sp

a. Ekstraksi

Bubuk Spirulina sp, sebagai bahan ekstrak, aseton sebagai pelarut pigmen klorofil, kertas saring Whatman no.42 untuk menyaring larutan ekstrak, alumunium foil untuk melindungi larutan agar tidak terjadi kontak langsung dengan cahaya matahari, tissue secukupnya sebagai bahan pembersih.

b. Kromatografi N-Heksan, silica gel

2. Uji karakterisasi absorbansi

Fraksi hasil kromatografi, yaitu Sp 1 , Sp 2 ,dan Sp 3 .

3. Uji fabrikasi X-Ray Diffraction (XRD) Bubuk TiO 2 3. Uji fabrikasi X-Ray Diffraction (XRD) Bubuk TiO 2

Kaca FTO, bubuk TiO 2 dan etanol untuk membersihkan kaca

b. Pembuatan elektroda lawan Kaca FTO, grafit dari pensil kayu

c. Larutan elektrolit Iodine

Secara umum alur penelitian ditunjukkan seperti gambar di bawah ini Persiapan

Alat dan Bahan

Isolasi klorofil Spirulina sp 1. Ekstraksi 2. Kromatografi

Karakteristik Dasar : 1.UV-Vis 2. I-V

Preparasi elektroda kerja 1.Pembuatan suspensi TiO 2

2. Deposisi TiO 2 pada FTO

3. Pemanasan

Preparasi larutan elektrolit

Preparasi elektroda lawan

Pengujian sifat listrik DSSC

Perangkaian DSSC TiO 2 /dye/elektrolit/karbon/TiO 2

Analisa

Kesimpulan

Tahap persiapan ini meliputi mempersiapkan dan membersihkan semua alat yang akan digunakan mengetahui pengaruh fraksi klorofil Spirulina sp terhadap sifat listrik dengan struktur DSSC.

3.3.2. Isolasi Dye Klorofil

3.3.2.1. Ekstraksi Spirulina sp

Proses isolasi terdiri dari ekstraksi klorofil Spirulina sp, kemudian dilakukan proses kromatografi. Spirulina sp yang digunakan berupa bubuk sebanyak 50 gram. Pada pembuatan larutan ekstraksi Spirulina sp yang digunakan sebagai pelarut adalah aseton sebanyak 250 ml. Aseton digunakan karena memiliki sifat polar, yaitu tidak dapat bereaksi dengan komponen-komponen lainnya yang diisolasi. Selain itu aseton juga memiliki sifat – sifat yang spesifik seperti hanya mengisolasi atau melarutkan zat-zat yang diinginkan, mempunyai titik didih rendah dan dapat dihilangkan dengan teknik pemanasan yang sederhana.

Bubuk klorofil yang telah dicampur pelarut diaduk menggunakan Hot Plate IKA R C-MAG HS7 dengan kecepatan putar 100 rpm selama 30 menit dan menggunakan magnetic stirrer. Pengadukan ini bertujuan untuk memisahkan larutan dengan endapan bubuk klorofil. Kemudian hasilnya disaring menggunakan kertas Whatman no. 42. Ukuran porikertas Whatman no. 42 sebesar 450 nm akan menahan komponen terlarut yang lebih besar dari ukuran pori kertas, sehingga diperoleh larutan klorofil dengan ukuran komponen terlarut yang homogen.

1. Bubuk Spirulina sp ditimbang menggunakan neraca digital Metler Toledo.

2. Aseton diambil dengan gelas ukur sebanyak 250ml.

3. Bubuk Spirulina sp yang sudah ditimbang di larutkan dengan aseton ke dalam tabung erlenmeyer.

4. Larutan tersebut diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan

100 rpm selama 30 menit sampai semua bubuk Spirulina sp larut.

5. Larutan disaring dengan kertas saring whatman no. 42 supaya sisa bubuk Spirulina sp tertinggal.

6. Hasil ekstraksi klorofil Spirulina sp disimpan dalam botol yang tertutup rapat dan dilapisi aluminium foil agar tidak terjadi kontak dengan cahaya matahari.

Gambar 3.3. Ekstraksi Klorofil Spirulina sp

3.3.2.2. Kromatografi

Larutan hasil ekstraksi kemudian dikromatografi untuk memisahkan fraksi warna larutan klorofil. Selain itu, proses kromatografi bertujuan untuk menghasilkan larutan klorofil yang bersih dari endapan bubuk klorofil. Sebelum proses kromatografi dilakukan, larutan hasil ekstraksi diuapkan menggunakan evaporator untuk mengurangi kadar pelarut. Proses evaporasi dilakukan pada tekanan kamar dan suhu 60 o

C. Evaporasi menghasilkan larutan klorofil yang lebih

kental dan pekat. Proses kromatografi ditunjukkan pada Gambar 3.4. Langkah

2. Silica gel dimasukkan ke dalam kolom kromatografi sampai batas yang ditentukan (3/4 dari tinggi labu kolom Erlenmeyer).

3. N-Heksana dituangkan ke dalam kolom kromatografi.

4. Pompa udara dinyalakan sampai tidak ada gelembung dalam campuran silica gel dan N-Heksana.

5. Pompa udara kemudian dimatikan dan larutan hasil ekstraksi klorofil Spirulina sp dimasukkan di atas campuran silica gel dan N-Heksana dalam kolom kromatografi.

6. Pompa udara dinyalakan kembali sampai klorofil yang dalam penelitian ini berwarna hijau turun sampai ujung kolom dan terpisah dalam 3 warna yang berbeda.

7. Masing – masing klorofil hasil kromatografi ditampung sesuai perbedaan warna.

8. Klorofil hasil kromatografi atau disebut fraksi 1 ditandai dengan Sp 1 yang merupakan larutan dengan warna hijau pekat yang turun pertama kali, Sp 2 (fraksi 2) merupakan cairan berikutnya berwarna hijau tetapi tidak pekat,

dan Sp 3 (fraksi 3) untuk cairan berikutnya yang memiliki warna hijau kekuning-kuningan.

Gambar 3.4. Kolom Kromatografi dan Statif

Karakterisasi optik dye klorofil ini diperoleh dengan menguji nilai absorbansi dye klorofil tersebut, menggunakan UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25 dengan variasi masing – masing fraksi klorofil hasil kromatografi. Pengujian larutan klorofil dilakukan untuk mengetahui fraksi klorofil hasil kromatografi mana yang mempunyai kemampuan absorbansi lebih tinggi. Semua sampel diuji untuk mengetahui spektrum masing-masing sampel. Larutan dimasukkan pada kuvet hingga kuvet terisi minimal tiga per empat tinggi kuvet (5ml). Pembanding sampel adalah aseton, itu dikarenakan aseton adalah pelarut yang digunakan pada saat ekstraksi.

Larutan Spirulina sp diuji absorbansinya dengan Spektrometer UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25. Langkah awal melakukan UV-Vis yaitu menghidupkan mesin UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25 dan komputer dengan menyalakan tombol on. Pada program dipilih parameter abs yang artinya absorbansi. Sebelum melakukan proses pengukuran absorbansi dilakukan baseline terlebih dahulu. Baseline saat pengukuran larutan dilakukan dengan meletakkan kuvet berisi aseton. Baseline dilakukan pada panjang gelombang 400 – 800 nm. Pada rentang panjang gelombang tersebut, klorofil secara alami efektif menyerap cahaya pada panjang gelombang saat berlangsungnya proses fotosintesis.

Gambar 3.5. UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25

Karakterisasi I-V Larutan klorofil dilakukan dengan metode two point probe menggunakan alat Elkahfi 100 I-V Meter. Sampel larutan klorofil Sp 1 , Sp 2 , dan Sp 3 diukur dalam kondisi gelap dan terang untuk mendapatkan data respon sampel terhadap cahaya. Tahapan pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Elkahfi 100 I-V Meter dinyalakan dengan menghubungkan kontak daya

alat pada stavolt yang sudah terhubung dengan sumber tegangan.

b. Elkahfi 100 I-V Meter dihubungkan dengan PC melalui sambungan kabel USB ke Serial RS232.

c. Aplikasi Elkahfi 100 I-V Meter dijalankan pada komputer.

d. Kabel untuk mengukur sampel disambung pada port current in dan voltage out yang ada pada panel antarmuka alat.

e. Kabel dari port current in dan voltage out dihubungkan. Kabel merah dihubungkan ke kedua elektroda sampel, sedangkan kabel hitam saling dihubungkan.

f. Program pengukuran pada aplikasi alat yang sudah dijalankan di komputer dijalankan dengan memilih setting untuk menentukan port yang digunakan, memilih view kemudian I-V Characteristic dan pilih I-V Measurement.

g. Data hasil pengukuran disimpan dengan memilih save as.

h. Langkah a sampai f diulangi dengan perlakuan sampel diberi cahaya dan pada kondisi gelap.

Gambar 3.6. Elkahfi 100 I-V Meter

Elektroda kerja dibuat pada kaca konduktif FTO yang di atasnya dideposisikan semikonduktor anorganik TiO 2 rutile. Semikonduktor tersebut akan

diendapkan di atas kaca konduktif FTO dengan metode slipcasting. Sebelumnya

terlebih dahulu dibuat pasta TiO 2 . Dalam pembuatan pasta TiO 2 dibutuhkan bubuk TiO 2 sebanyak 3,5gr dan etanol 95% sebanyak 14ml lalu di aduk dengan

Hot Plate IKA R C-MAG HS7 dengan kecepatan 300 rpm selama 30 menit dan

menggunakan magnetic stirrer. Setelah pasta TiO 2 siap, dilakukan langkah – langkah sebagai berikut :

1. Pada kaca FTO, sebelum dilakukan deposisi TiO 2 terlebih dahulu dicari bagian yang bersifat konduktif.

2. Pada kaca konduktif FTO ukuran 2cm x 5cm dibentuk area pendeposisi TiO 2 dengan ukuran 1cm x 2cm. Sisi FTO ditempel dengan selotip sebagai pembatas.

3. Pasta TiO 2 yang telah disiapkan sebelumnya, diletakkan di atas permukaan kaca FTO yang tidak berselotip, kemudian pasta tersebut diratakan secara halus dengan spatula. Ketebalan lapisan TiO 2 yang dideposisi sesuai dengan tebal selotip yang digunakan.

4. Setelah deposisi, selotip diangkat secara perlahan dan lapisan dibiarkan pada suhu ruang agar mengering. Agar deposisi TiO 2 menjadi lebih baik, elektroda ini di sintering pada temperatur 150°C selama 10 menit dengan Hot Plate IKA R C-MAG HS7. Kemudian didinginkan hingga mencapai suhu kamar. Elektroda yang dibuat sebanyak 3 sampel, masing – masing untuk

variasi dye Sp 1 , Sp 2 , dan Sp 3 .

3.3.6 Preparasi Larutan Elektrolit

Larutan Elektrolit yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasangan redoks Iodine dan Triiodide.

Gambar 3.7. Larutan Elektrolit

3.3.7 Preparasi Elektroda Lawan

Elektroda lawan untuk DSSC dapat dibuat dari kaca konduktif yang diatasnya dilapisi karbon (C) karena mudah dan biayanya yang murah. Fungsi karbon sebagai katalis untuk mempercepat reaksi pada DSSC. Karbon yang digunakan berasal dari grafit pensil kayu. Sama seperti pada pembuatan elektroda kerja, pada pembuatan elektroda lawan, terlebih dahulu mencari bagian kaca FTO yang konduktif, lalu dibuat ukuran 1 cm x 2 cm, setelah itu dibuat lapisan karbon dengan pensil grafit kayu.

3.3.8 Perangkaian DSSC

Setelah semua komponen siap, kemudian dilakukan perangkaian DSSC yaitu elektroda kerja yang sudah disiapkan direndam dalam ekstrak dye klorofil

Spirulina sp masing – masing pada Sp 1 , Sp 2 , dan Sp 3 selama 24 jam. Setelah

elektroda kerja siap, kemudian ditetesi elektrolit. Selanjutnya elektroda lawan diletakkan di atas elektroda kerja dengan struktur berlapis (sandwich) lalu dijepit dengan binder klip setelah itu DSSC siap untuk diuji.

Pengujian karakteristik I-V fraksi klorofil dengan struktur DSSC dilakukan saat kondisi gelap dan terang. Hal ini akan menunjukkan ada tidaknya sifat fotokonduktivitas DSSC. Pada kondisi terang menggunakan pencahayaan dari

lampu OHP (Over Head Projector) dengan intensitas sebesar 1235 Watt/m 2 ,

sedangkan untuk kondisi gelap ditutup dengan kotak penutup. Pengukuran intensitas cahaya dilakukan dengan Solar Power Meter 1333R dan pengujian dilakukan dengan menggunakan Keithley 2602A yang ditunjukkan pada Gambar

Gambar 3.9. Solar Power Meter 1333R dan Keithley 2602A

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian terhadap pengaruh fraksi klorofil Spirulina sp terhadap sifat listrik dengan struktur DSSC telah dilakukan. Penelitian ini meliputi isolasi dye klorofil dari ekstrak Spirulina sp, pengujian karakteristik sifat optik dan sifat listrik pada dye

klorofil hasil kromatografi, pembuatan elektroda kerja dengan deposisi TiO 2 di atas

kaca FTO dengan metode slipcasting dan tahap pemanasan dengan hot plate serta

pengujian karakteristik dari TiO 2 , pembuatan elektroda lawan dengan menggosokkan

grafit pensil kayu, perangkaian DSSC, dan pengukuran sifat listrik DSSC.

4.1. Isolasi Dye Klorofil

Proses ekstraksi pada Spirulina sp menunjukkan hasil ekstraksi berupa larutan berwarna hijau pekat ditunjukkan pada Gambar 4.1. Warna hijau pekat hasil ekstraksi memenuhi syarat bahwa Spirulina sp mampu menjadi zat pewarna (dye) klorofil.

Gambar 4.1. Larutan Hasil Ekstraksi

Selanjutnya untuk hasil kromatografi dari penelitian ini didapatkan 3 larutan Selanjutnya untuk hasil kromatografi dari penelitian ini didapatkan 3 larutan

dengan label Sp 3 dengan warna hijau kekuning – kuningan.

Sp 1 Sp 2 Sp 3 Gambar 4.2. Perbedaan Warna Hasil Kromatografi