Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 3 No. 3, Oktober 2015,

Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 3 No. 3, Oktober 2015, 325-337

Uji Kinerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Lapisan Capacitive Touchscreen Sebagai Substrat dan Ekstrak Klorofil Nannochloropsis Sp. Sebagai Dye Sensitizer dengan Variasi Ketebalan Pasta TiO2 Rino Ardianto*, Wahyunanto Agung Nugroho, Sandra Malin Sutan Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145 *Penulis Korespondensi, Email: [email protected]

ABSTRAK Dye sensitized solar cell (DSSC) adalah sel surya generasi ketiga sebagai alternatif dalam pembuatan sel surya murah dengan potensi kinerja yang tinggi. DSSC memiliki struktur sandwich yang tersusun dari material organik dye (zat warna) dan beberapa komponen lain yaitu semikonduktor oksida, elektrolit dan substrat (counter elektroda dan elektroda kerja). Substrat terbuat dari kaca konduktif (TCO) yang biasanya menggunakan kaca jenis Indium in Oxide (ITO) atau Fluorine-doped Tin Oxide (FTO). Dalam pembuatan DSSC pada penelitian ini digunakan substrat ITO yang diperoleh dari lapisan capacitive touchscreen dengan menggunakan dye (zat warna) dari klorofil nannochloropsis sp. yang diekstrak dengan pelarut aseton. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pengaruh ketebalan lapisan pasta TiO2 terhadap kinerja DSSC dengan Capacitive touchscreen sebagai substrat dan ekstrak nannochloropsis sp. sebagai dye sensitizer. Penelitian ini membuat DSSC dengan 3 variasi ketebalan pasta TiO2 (DSSC 1: 0.36 mm, DSSC 2: 0.45 mm, dan DSSC 3: 0.54 mm). Absorbansi larutan dye di uji dengan spektrofotometri UV-Vis. Untuk pengujian DSSC dilakukan dalam 2 tahap. Tahap pertama adalah pengujian pada 5 variasi pencahayaan (2000 lux, 4000 lux, 6000 lux, 8000 lux, 10000 lux) untuk mengetahui respon terhadap cahaya. Tahap kedua merupakan pengujian pada 8 variasi hambatan (1 KΩ, 5 KΩ, 10 KΩ, 20 KΩ, 40 KΩ, 60 KΩ, 80 KΩ, 100 KΩ) untuk mengetahui efisiensi DSSC. Pengujian dilakukan dengan cahaya dari lampu CFL daylight 15 W. Kinerja terbaik diperoleh oleh DSSC 1 dengan rata-rata kenaikan tegangan dan arus saat penambahan pencahayaan 2000 lux sebesar 37 mV dan 40x10 -4 mA serta nilai efisiensi 0.8596%. Kata Kunci : DSSC, Capacitive touchscreen, Nannochloropsis sp., Klorofil, Pasta TiO2.

Uji Kinerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Lapisan Capacitive Touchscreen Sebagai Substrat dan Ekstrak Klorofil Nannochloropsis Sp. Sebagai Dye Sensitizer dengan Variasi Ketebalan Pasta TiO2 ABSTRACT Dye sensitized solar cell ( DSSC ) is a third -generation solar cells as an alternative in the manufacture of inexpensive solar cells with the potential for high performance. DSSC has a sandwich structure composed of an organic dye material (dye) and some other components are oxide semiconductors, electrolytes and substrate (counter electrode and the working electrode). Substrates made from conductive glass (TCO) which typically use glass Indium Oxide (ITO) or Fluorine-doped Tin Oxide (FTO). In the manufacture of DSSC in this study used ITO substrate obtained from a layer of capacitive touchscreen and using a dye (dye) from chlorophyll Nannochloropsis sp. extracted with acetone. This study is expected to provide information about

Uji Kinerja Dye Sensitized Solar Cell – Ardianto dkk

325


effect of TiO2 layer thickness of the pasta on the performance of DSSC with Capacitive touchscreen as a substrate and extract Nannochloropsis sp. as a dye sensitizer. This study made a DSSC with three variations thickness of pasta TiO2 (DSSC 1: 0:36 mm, DSSC 2: 0:45 mm, and DSSC 3: 0:54 mm). Absorbance of the dye solution was tested by UV-Vis spectrophotometry. For the DSSC testing carried out in two stages. The first phase of testing in 5 variations of illumination (2000 lux, 4000 lux, 6000 lux, 8000 lux, 10000 lux) to determine response to light. The second phase is the testing on 8 variations barriers (1 KΩ, 5 KΩ, 10 KΩ, 20 KΩ, 40 KΩ, 60 KΩ, 80 KΩ, 100 KΩ) to determine the efficiency of DSSC. Testing is done with light from daylight CFL bulbs 15 W. The best performance is obtained by DSSC 1 with an average increase of voltage and current while lighting the addition of 2000 lux is 37 mV and 40x10-4 mA with the value of 0.8596% efficiency. Kata Kunci : DSSC, Capacitive touchscreen, Nannochloropsis sp., Klorofil, Pasta TiO2.

PENDAHULUAN Energi merupakan kebutuhan yang penting bagi kelangsungan hidup manusia. Ketergantungan pada energi fosil menyebabkan persediaan sumber ini menjadi semakin tipis. Sinar matahari merupakan salah satu sumber energi alternatif yang sangat berpotensi di Indonesia. Dye Sesitized Solar Cell (DSSC) merupakan sel surya generasi ketiga yang dikembangkan pertama kali oleh Professor Michael Gratzel pada tahun 1991 dan berfungsi untuk mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik. DSSC memiliki struktur berlapis seperti sandwich yang umumnya terdiri dari elektroda kerja, lapisan TiO2 (Titanium dioxide), dan elektroda lawan yang telah dilapisi katalis. Setiap lapisan dalam sel surya berbasis pewarna tersentisasi yang dibuat dengan proses berurutan. Subtrat yang digunakan sebagai tempat fotoelektroda kerja maupun elektroda lawan umumnya menggunakan kaca jenis ITO (Indium tin oxide) ataupun kaca FTO (Fluorine-doped oxide). Pada pasta TiO2 dilapisi pewarna atau dye dan ditambahkan larutan elektrolit di atas lapisan dye untuk mempercepat reaksi antara sinar matahari dengan sel surya (Dharma, 2014). Elektrolit bertindak sebagai mediator redoks sehingga menghasilkan siklus dalam sel. Capacitive touchscreen merupakan teknologi layar yang mampu menerjemahkan perintah hanya dengan sebuah sentuhan. Sistem kapasitif memiliki lapisan pembungkus yang bersifat kapasitif pada seluruh permukaannya berbahan indium tin oxide (ITO), yang menyimpan muatan listrik (Ratana & Vardhan, 2010). Lapisan ITO dari capacitive touchscreen ini dapat dimanfaatkan sebagai substrat dalam pembuatan DSSC karena memiliki sifat transparan dan konduktif, selain itu juga kaca ini lebih mudah diperoleh baik dalam keadaan baru maupun dari limbah dan juga memiliki harga yang lebih murah. Klorofil merupakan salah satu zat warna yang dapat dijadikan sebagai dye dalam pembuatan DSSC. Klorofil merupakan senyawa yang memiliki peranan penting dalam proses fotosintesis dan dapat ditemukan di sebagian besar tumbuhan baik tumbuhan tingkat tinggi maupun mikro alga. Nannochloropsis merupakan mikroalga kehijauan yang memiliki kandungan klorofil yang cukup tinggi, yaitu berkisar antara 78,44 – 95,11 mg/L (Astuti dan Sriwuryandari, 2010). Hingga sekarang Nannochloropsis sp difungsikan sebagai energy biomass, pupuk pertanian, maupun industry farmasi. Karena memiliki kandungan klorofil yang cukup tinggi dan tidak bersaing dengan bahan pangan utama, maka ekstrak klorofil dari Nannochloropsis sp dapat dijadikan alternatif yang baik sebagai bahan dasar dye pada pembuatan DSSC.


326


METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian adalah multimeter, potentiometer 5 KΩ & 100 KΩ, glassware, hotplate stirrer Jlab-Tech, UV-Vis spectrophotometer 1601 PC, stopwatch, botol kaca, ayakan 100 mesh, cawan petri, spatula, penjepit, scoth tape, furnace, klip, timbangan digital, mortar, lampu CFL 15 W Osram daylight, luxmeter, dan cawan porselein . Sedangkan bahan yang digunakan adalah kaca capacitive touchscreen tab Advance Vandroid T1-E, TiO2, triton x-100, Nannochloropsis sp, KI (potassium iodide), akuades, I2 (iodine), masker, aseton, alkohol 70%, tissue, lilin, korek, pensil 8B, dan gloves. Metode Penelitian Pada penelitian ini, dibuat 3 DSSC dengan variasi ketebalan pasta TiO2 berbeda. Perbedaan ketebalan pasta diperoleh dengan mengatur jumlah lapisan scotch tape pada saat pencetakan pasta. Variasi ketebalan pasta TiO2 adalah sebagai berikut : DSSC 1 : DSSC 2 : DSSC 3 :

0.36 mm (4 lapis) 0.45 mm (5 lapis) 0.54 mm (6 lapis)

Masing–masing DSSC akan diuji tegangan dan arusnya sesuai dengan perlakuan pengujian. Data yang diperoleh disusun dalam bentuk grafik dan dianalisis secara deskriptif. Tahapan penelitian: Persiapan Substrat Pada kondisi awal, kaca capacitive screen tersebut terdiri dari 2 lapisan, yaitu lapisan kaca konduktif dan lapisan plastik pelindung. Lapisan kaca konduktif dipisahkan dari lapisan pelindung kemudian dipotong dengan ukuran, yaitu 5 cm x 3 cm, sebanyak 6 lembar. Setiap DSSC membutuhkan 2 lembar kaca sebagai substrat. Berikutnya kaca dibersihkan dengan alkohol 70%, kemudian dikeringkan dengan tisu. Setelah itu, setiap kaca diukur resivitasnya. Pembuatan Pasta TiO2 Pasta TiO2 akan dilekatkan pada salah satu substrat sebagai elektroda kerja. Pasta dibuat dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Bubuk TiO2 dihaluskan terlebih dahulu dalam mortar kemudian diayak dengan ayakan 100 mesh. 2. Kemudian bubuk halus TiO2 ditimbang sebanyak 6 gram. 3. 10 ml larutan asam asetat ditambahkan pada bubuk TiO2 dan diaduk selama 10 menit. 4. Setelah itu ditambahkan 10 tetes Triton X-100 dan diaduk sampai 30 menit, pasta siap. Pembuatan Larutan Dye Larutan dye dibuat dengan mengekstrak klorofil dari Nannochloropsis sp. dengan menggunakan pelarut aseton. Larutan dye dibuat melalui 2 tahap, langkah-langkah tahap

pertama adalah sebagai berikut: 1. Mikroalga Nannochloropsis sp. secukupnya diendapkan selama 24 jam dan kemudian dipisahkan antara endapan dan airnya. 2. Endapan dikeringkan di bawah cahaya matahari, hingga kering kasar. 3. Setelah kering ditumbuk dalam mortar hingga halus. 4. Sebagian sampel diukur kadar airnya, dan sebagian disiapkan untuk ekstraksi.


327


Kemudian langkah-langkah tahap kedua adalah sebagai berikut: 1. 8 gram kering dilarutkan dengan aseton sebanyak 80 ml. 2. Larutan kemudian aduk menggunakan stirrer dengan skala 7 selama 60 menit. 3. Kemudian larutan didiamkan selama 3 jam hingga larutan mengendap. 4. Setelah itu larutan klorofil di pisahkan dari pengotor dan disimpan di dalam botol gelap. Persiapan Elektrolit Larutan elektrolit yang digunakan adalah pasangan redoks iodine dan triiodide (I-/I3-) yang dibuat dengan langkah langkah sebagai berikut: 1. Larutan 10 ml aquades ditambahkan 0,8 gram (0,5 M) potassium iodide (KI) dan kemudian diaduk. 2. Tambahkan 10 tetes iodine dalam larutan tersebut kemudian distirer selama 10 menit. 3. Larutan elektrolit telah siap dan simpan di botol gelap tertutup. Persiapan Counter-Elektroda Karbon Elektroda lawan dibuat dengan kaca konduktif yang dilapisi karbon. Sebagai sumber karbon digunakan graphite dari pensil 8B yang digoreskan beberapa kali pada bagian konduktif kaca dan kemudian dipanaskan dengan menggunakan lilin hingga terbentuk lapisan berwarna hitam. Penyusunan DSSC Setelah masing masing komponen telah siap, kemudian dilakukan pemasangan untuk membentuk sel surya. Pemasangan dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Pada substrat yang telah dipotong sesuai ukuran, dibentuk area tempat TiO2 dideposisikan dengan bantuan scotch tape pada sisi bagian kaca konduktif sehingga terbentuk area sebesar 2 cm x 3.5 cm pada DSSC.

3 cm

2 cm 3.5 cm cm 5 cm

Gambar 1. Skema area deposisi DSSC 2. Pasta TiO2 dideposisikan diatas area yang telah disiapkan dengan menggunakan metode slip casting yaitu dengan meratakan pasta TiO2 pada setiap sisinya dengan menggunakan spatula. Setelah itu substrat didiamkan selama 15 menit dan dibakar dalam furnace selama 1 jam pada temperature 350oC. 3. Kemudian lapisan TiO2 dan substrat tersebut direndam dalam larutan dye selama 10 jam sehingga lapisan menjadi berwarna hijau daun. Pada proses ini terjadi adsorpsi zat hijau klorofil ke permukaan TiO2. 4. Setelah zat klorofil telah menyatu dengan lapisan, larutan elektrolit diteteskan secara merata pada area pasta. Sehingga lapisan ini telah siap sebagai substrat fotoelektroda (elektroda kerja). 5. Kemudian langkah terakhir adalah menyatukan kedua substrat (elektroda) yang telah siap. Counter elektroda yang telah terlapisi karbon diletakkan diatas lapisan susbtrat fotoelektroda sehingga terbentuk struktur sandwich, dimana masing-masing ujung diberi offset untuk tempat kontak elektrik. Kemudian lapisan substrat dijepit dengan klip agar konstruksinya mantap. Klip dideposisikan dekat dengan tepian agar tidak mengganggu proses penyerapan cahaya pada saat pengujian.


328


Pengujian Pengujian Absorbansi Dye Kemampuan penyerapan cahaya klorofil dianalisis dengan Spectrophotometer UV-Vis 1601 Shimadzu. Larutan dye diuji pada spektrum cahaya panjang gelombang 300 – 800 nm. Kemudian, kandungan klorofil dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Harborne, 1973): Klorofil a = 12.7 (A.663) – 2.69 (A.645) mg/L Klorofil b = 22.9 (A.645) – 4.68 (A.663) mg/L Klorofil total = 8.02 (A.663) + 20.2 (A.645) mg/L Pengujian kinerja DSSC Pengujian DSSC dilakukan dengan menggunakan sumber cahaya dari lampu CFL 15 W di dalam box tertutup dengan ukuran 30 cm x 30 cm dan tinggi box 39 cm. Pengujian terdiri dari 2 tahap, yang pertama yaitu pengujian pada beberapa pencahayaan, kemudian yang kedua adalah pengujian untuk menentukan daya dan efisiensi DSSC. Tahap 1 (Pengujian pada beberapa variasi pencahayaan) Pengujian ini bertujuan untuk melihat respon DSSC terhadap cahaya. Pengujian dilakukan dengan mengamati respon tegangan dan arus yang dihasilkan oleh DSSC pada 5 level pencahayaan yaitu 2.000 lux, 4.000 lux, 6.000 lux, 8.000 lux, dan 10.000 lux.

Gambar 2. Rangkaian skematik pengujian (a) tegangan rangkaian hubungan terbuka Voc (b) arus hubungan singkat Isc (Prayogo, 2014). Tahap 2 (Penentuan Daya dan Efisiensi DSSC) Efisiensi merupakan ukuran standar dalam menentukan kualitas performa sel surya. Untuk mengetahui efisiensi dari DSSC, perlu mencari nilai tegangan maksimum (Vm) dan arus maksimum (Im) yang diperoleh dengan pengujian DSSC beberapa variasi hambatan, yatu 1 kΩ , 5 kΩ, 10 kΩ, 20 kΩ, 40 kΩ, 60 kΩ, 80 kΩ, dan 100 kΩ.

Gambar 3. Skematik Rangkaian Pengukuran Vm dan Im (Prayogo, 2014). Hubungan dari arus pendek (Isc) dan tegangan (Voc) merupakan factor penting dalam penentuan efisiensi (η). Setelah mengetahui nilai dari tegangan maksimum (Vm) dan arus maksimum (Im), maka dapat ditentukan efisiensi nya.


329


Gambar 4. Grafik I-V pada photovoltaic yang bekerja secara normal Persamaan yang digunakan untuk menentukan besarnya efisiensi (η) konversi cahaya ke listrik adalah:

η =

x 100%

Untuk mengetahui daya (P) yang diperoleh dilakukan dengan perhitungan menggunakan rumus:

P = V.I Keterangan: V = Tegangan (V) I = Arus (A) Im = Arus maksimum (A) Vm = Tegangan maksimum (V)

P Pout Pin

= Daya (W) = Daya yang dihasilkan (W) = Daya dari intensitas cahaya yang dipancarkan (W/m2)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Absorbsi Dye (klorofil) Uji karakterisasi absorbansi dye dengan spektrofotometer UV-Vis shimadzu 1601 pada rentang panjang gelombang 300 – 800 nm.

Gambar 5. Absorbansi ekstrak klorofil Nannochloropsis sp.


330


Ekstrak klorofil Nannochloropsis sp. memiliki kemampuan absorbansi cahaya yang sangat baik terutama pada panjang gelombang 300 - 500 nm dan 600 - 700 nm. Hasil absorbansi pada panjang gelombang pendek yang cukup tinggi, sesuai dengan karakter dari klorofil, hasil ini sangat baik untuk digunakan sebagai bahan dasar dye DSSC yang nantinya akan diaplikasikan pada cahaya matahari dikarenakan sebagian besar cahaya yang dipancarkan oleh matahari adalah sinar UV dengan rentang panjang gelombang 100 nm-400 nm (Eka, 2012). Secara keseluruhan ekstrak klorofil Nannochloropsis sp. yang akan digunakan sebagai dye memiliki nilai puncak absorbansi pada panjang gelombang antara 300 nm - 700 nm. Berdasarkan hasil ini, maka dye juga akan bekerja pada spektrum cahaya lampu fluorescent (CFL) yang digunakan saat pengujian. Cahaya dari CFL memiliki spektrum berkisar 351 nm – 643 nm (Armynah dkk, 2014) Hasil absorbansi juga dapat menentukan kadar klorofil yang terkandung dalam Nannochloropsis sp.. Untuk mengetahui kadar klorofil, dilakukan perhitungan berdasarkan respon absorbansi pada panjang gelombang 663 nm dan 645 nm.

Tabel 1. Kadar klorofil Nannochloropsis sp. Jenis klorofil Klorofil a Klorofil b Klorofil Total

Kadar 29.5892 mg/L 28.3128 mg/L 57.8841 mg/L

DSSC Hasil Penelitian Pada penelitian ini, telah berhasil dibuat 3 buah DSSC dengan variasi ketebalan pasta TIO 2, yaitu berturut-turut 0.36 mm, 0.45 mm, dan 0.54 mm. Berikut merupakan gambar elektroda

kerja sebelum perendaman dye.

Gambar 6. Tampak samping elektroda kerja 1 dengan ukuran tebal pasta TiO2 0.36 mm (hasil cetakan 4 lapis scotch tape)




331


Pada elektroda kerja dengan ketebalan pasta 0.36 mm memiliki bentuk yang paling halus dan rapi dan terlihat paling kokoh, sedangkan pasta elektroda kerja dengan ketebalan pasta 0.54 terlihat memiliki bentuk yang lebih kasar dari kedua cetakan pasta pada elektroda kerja yang lain. Kemudian berikut ini merupakan elektroda kerja setelah proses perendaman dalam larutan dye.

Gambar 9. Elektroda kerja setelah direndam dalam larutan dye dari kiri-kekanan elektroda kerja 1, elektroda kerja 2, dan elektroda kerja 3

Elektroda kerja 1 dengan ketebalan pasta 0.36 mm memiliki warna yang paling hijau, hal ini mengindikasikan bahwa pasta TiO2 telah berhasil menyerap dye (klorofil) dengan sangat baik. Jika dilihat dari bentuk permukaan, pada elektroda 1 memiliki bentuk yang paling halus tanpa adanya retakan dan kerusakan pada lapisan pasta TiO2. Sementara pada elektroda 2 dengan ketebalan pasta 0.45 mm dan elektroda 3 dengan ketebalan 0.54 mm dihasilkan warna yang hijau pudar dan sedikit kekuningan. Dari bentuk permukaan pada elektroda 2, terdapat sedikit keretakan pada permukaannya, sementara pada elektroda 3 keretakan yang sebelumnya sudah tampak, semakin terlihat jelas dan hampir terdapat pada seluruh permukaan pasta TiO2. Secara keseluruhan proses, DSSC 1 memiliki bentuk struktur yang lebih rapi dan lebih halus, dari DSSC yang lainya. Namun dari segi performa ketiga DSSC akan diuji kinerjanya dalam mengalirkan listrik sesuai dengan rancangan pengujian. Berikut merupakan gambar DSSC hasil penelitian.

Gambar 10. Tampak DSSC hasil penelitian dari kiri-kekanan DSSC 1, DSSC 2, dan DSSC 3.


332


Analisis Kinerja DSSC Pengaruh Cahaya Terhadap Kinerja DSSC Saat pengujian tegangan dilakukan, DSSC dapat bekerja dengan sangat baik dengan memberikan respon yang cukup baik ketika diberikan variasi cahaya, namun terjadi kendala saat dilakukan pengukuran arus, dimana multimeter dengan ketelitian mikro ampere yang digunakan saat pengujian tidak dapat membaca arus yang dialirkan oleh DSSC. Hal ini mungkin dikarenakan terlalu besarnya hambatan sehingga menyebabkan arus yang mengalir sangat kecil hingga tidak terbaca pada multimeter. Oleh karena itu pengukuran dilanjutkan dengan hanya pengukuran tegangan dan hambatan dari DSSC. Nilai arus diperoleh menggunakan persamaan : I = V/R Berdasarkan dari data hasil pengukuran, grafik perubahan tegangan dan perubahan arus pada ketiga DSSC saat diberi variasi iluminasi cahaya menggunakan CFL 15 W adalah sebagai

berikut.

Gambar 11. Grafik perubahan tegangan (mV) saat variasi iluminasi CFL

Gambar 12. Grafik perubahan arus (mA) saat variasi iluminasi CFL

Grafik menunjukkan bahwa ketiga DSSC memberikan respon yang sangat baik terhadap cahaya yang diberikan dan memiliki tren yang hampir mirip, dimana semakin terang pencahayaan yang diberikan, tegangan dan arus yang dihasilkan oleh ketiga DSSC cenderung


333


meningkat. Hasil tersebut mengindikasikan bahwa semakin besar intensitas penerangan cahaya yang diberikan, maka semakin besar tegangan dan arus yang dihasilkan. Prananto dkk (2013) juga telah melakukan percobaan dengan menguji DSSC menggunakan lampu neon pada beberapa variasi jarak lampu sebagai sumber cahaya, diperoleh hasil bahwa semakin dekat DSSC dengan sumber cahaya diperoleh hasil tegangan yang lebih besar. Semakin dekat sumber cahaya dengan permukaan DSSC, maka intensitas cahaya yang diterima oleh DSSC akan semakin besar dan DSSC akan menerima lebih banyak foton. Foton tersebut mengakibatkan eksitasi elektron pada lapisan dye DSSC, ini merupakan proses awal dari siklus DSSC. Pada penelitian ini, DSSC 1 memberikan hasil yang paling tinggi dari DSSC yang lainya. Respon tegangan dan arus yang dihasilkan oleh DSSC 1 saat penambahan iluminasi pencahayaan jauh lebih tinggi dari DSSC 2 dan DSSC 3 hingga 2 sampai 3 kali lipat. Data lengkap hasil pengujian dssc pada beberapa variasi pencahayaan dapat dilihat pada berikut. Tabel 2. Data hasil pengujian DSSC dengan menggunakan lampu CFL 15 W DSSC 1 DSSC 2 DSSC 3 Intensitas (R = 9.1 KΩ) (R = 19.16 KΩ) (R = 52.66 KΩ) Penerangan Voc Isc Voc Isc Voc Isc (Lux) (mV) (mA) (mV) (mA) (mV) (mA) 2.000 72.6 0.00798 19.03 9.93x10-4 7.2 1.36x10-4 -4 4.000 100.3 0.01102 42.53 22.19x10 9.27 1.75x10-4 -4 6.000 149 0.01637 46.6 24.31x10 7.47 1.41x10-4 8.000 178.6 0.01963 95.1 49.61x10-4 11.67 2.21x10-4 -4 10.000 220.3 0.02421 123.3 64.36x10 14.73 2.79x10-4

Analisis Efisiensi DSSC Efisiensi DSSC merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh DSSC (Pout) dengan daya yang diserap perluasan permukaan aktif DSSC (Pin dari sumber cahaya). Pengujian dilakukan pada pencahayaan 10.000 lux menggunakan CFL 15 W. Terdapat 8 variasi beban atau hambatan yang diberikan, yaitu berturut-turut diberikan yaitu 1 kΩ, 5 kΩ, 10 kΩ, 20 kΩ, 40 kΩ, 60 kΩ, 80 kΩ, dan 100 kΩ. Berikut merupakan grafik karakteristik I-V masing-masing DSSC saat diberikan variasi hambatan. Hasil DSSC 1 (Ketebalan Pasta 0.36 mm)

Gambar 13. Perbandingan I-V DSSC 1 (tebal pasta 0.36 mm) saat diberi variasi beban


334


Dari data pada grafik pada Gambar 12, terlihat bahwa setiap diberi tambahan beban hambatan terjadi kenaikan tegangan dan penurunan arus. Perubahan nilai tegangan arus yang dihasilkan oleh DSSC 1 memberikan respon yang cukup stabil. Data hasil pengujian DSSC 1: Tabel 3. Data hasil pengujian DSSC 1 Karakteristik Hasil Vm 142 mV Im 0.00743 mA Daya (P) 1.055 mW Efisiensi (η) 0.8596 % Hasil DSSC 2 (Ketebalan Pasta 0.45 mm)

Gambar 14. Perbandingan I-V DSSC 2 (tebal pasta 0.45 mm) saat diberi variasi beban Pada DSSC 2, nilai Vm dan Im diperoleh saat penambahan hambatan 10 KΩ sama seperti DSSC 1. Dari hasil perhitungan DSSC 2 memiliki efisiensi yang lebih rendah dari DSSC 1. Data hasil pengujian DSSC 2: Tabel 4. Data hasil pengujian DSSC 2 Karakteristik Hasil Vm 66.9 mV Im 0.00229 mA Daya (P) 0.153 mW Efisiensi (η) 0.124973 % Hasil DSSC 3 (Ketebalan Pasta 0.54 mm)

Gambar 15. Perbandingan I-V DSSC 3 (tebal pasta 0.54 mm) saat diberi variasi beban


335


Berbeda dengan DSSC 1 dan DSSC 2, pada DSSC 3, nilai Vm dan Im diperoleh saat penambahan hambatan 20 KΩ. Dari hasil perhitungan DSSC 3 memiliki efisiensi yang jauh lebih rendah dari DSSC 1 dan DSSC 2. Data hasil pengujian DSSC 3: Tabel 5. Data hasil pengujian DSSC 3 Karakteristik Hasil Vm 9.9 mV Im 0.000136 mA Daya (P) 0.0013 mW Efisiensi (η) 0.001098 %

Perbandingan Efisiensi dan Daya DSSC Pada perlakuan pengujian yang sama, DSSC 1 memiliki daya dan efisiensi yang paling tinggi yaitu 1.055 mW dan 0.859647%, sedangkan DSSC 2 sebesar 0.153 mW dengan efisiensi 0.124973% dan DSSC 3 menghasilkan 0.0013 mW dengan efisiensi 0.001098%. Daya ini dihasilkan pada pengukuran menggunakan sumber lampu CFL 10.000 lux. Ilustrasi perbandingan Daya dan efisiensi ketiga DSSC ditunjukkan oleh gambar berikut:

Gambar 16. Perbandingan daya pada DSSC 1, DSSC 2, dan DSSC 3 pada iluminasi 10.000 lux

Gambar 17. Perbandingan efisiensi pada DSSC 1, DSSC 2, dan DSSC 3 Pada penelitian ini menawarkan alternatif lain dalam proses pembuatan DSSC, yaitu dengan memanfaatkan klorofil dari mikrolaga Nannochloropsis sp. yang lebih mudah diperoleh dan dikembangkan dibandingkan Rhutenium Complex serta penggunaan substrat dari lapisan capacitive touchscreen yang mudah didapatkan baik dalam kondisi baru maupun dalam kondisi


336


bekas. Selain lebih mudah diperoleh, bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini memiliki nilai yang jauh lebih ekonomis. Proses pembuatan DSSC yang digunakan pada penelitian ini pun cukup sederhana. Jika dilihat dari dari segi efisiensi, memang efisiensi DSSC dari hasil penelitian ini masih cukup rendah. Namun DSSC ini memiliki keunggulan lain, yaitu lebih ekonomis dan memiliki potensi untuk dikembangkan lagi menjadi lebih efisien. KESIMPULAN Ekstrak klorofil Nannochloropsis sp. dan lapisan kaca capacitive touchscreen dapat di gunakan sebagai alternatif bahan dasar untuk pembuatan DSSC. Ekstrak Nannochloropsis sp. berfungsi sebagai dye (penyerap cahaya) memiliki kemampuan absorbansi yang cukup baik, terutama di panjang gelombang pendek 300-500 nm dan panjang gelombang panjang 600-700 nm dengan kandungan klorofil sebesar 57.88 mg/L. Sedangkan lapisan kaca capacitive touchscreen berperan sebagai substrat (anoda dan katoda) dengan resivitas 3-8 KΩ. DSSC pada penelitian ini berhasil bekerja dan memiliki kinerja yang cukup baik. Hasil terbaik yaitu pada DSSC 1, mampu memberikan respon yang bagus saat diberikan variasi iluminasi cahaya yaitu rata-rata tegangan sebesar 37 mV dan arus sebesar 40x10-4 mA setiap penambahan iluminasi 2000 Lux. DSSC 1 juga mampu menghasilkan daya maksimal hingga 1.055 mW dengan efisiensi 0.8596 % saat pengujian dengan penerangan 10.000 Lux. Pada variasi ketebalan pasta TiO2 yang diberikan, semakin tebal lapisan pasta menghasilkan hambatan yang semakin tinggi sehingga diperoleh efisiensi yang semakin kecil pula. Pada penelitian ini efisiensi terbaik diperoleh pada DSSC 1 dengan ketebalan pasta 0.36 mm yaitu sebesar 0.8596 %, dibandingkan DSSC 2 (tebal pasta 0.45 mm) dan DSSC 3 (tebal pasta 0.54 mm) dengan hasil 0.1249 % dan 0.00109 %.

DAFTAR PUSTAKA Armynah, B., Gareso P.L., Syarifudin H.. 2014. Pemanfaatan Kamera Digital Untuk Menggambar Panjang Gelombang Spektrum Berbagai Jenis Lampu. Skripsi s1 Universitas Hasanuddin. Makassar. Astuti dan Sriwuryandari. 2010. Biodiesel dari Mikroalga: Perbanyakan Biomassa melalui Penambahan Nutrisi Secara Bertahap. Jurnal ilmu hayati dan fisik Pusat Penelitian LIPI. Bandung. Dharma, Irawan. 2014. Proses Pembuatan DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell) Menggunakan TiO2 (Titanium Dioksida) Partikel Nano. Skripsi Jurusan Elektro Universitas Diponegoro. Semarang. Eka, Henni. 2012. Studi Awal Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Ekstraksi Bunga Sepatu (Hibiscus Rosa Sinensis L) Sebagai Dye Sensitizer Dengan Variasi Lama Absorpsi Dye. Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

Harborne JB. 1973. Phytochemical Methods, Chapman and Hall, Ltd., London, pp. 49188. Prananto, H.D., Tyaswuri, A., Stefphanie, C., dan Bahriarto, Yusro. 2013. Dye Sensitizer Solar Cell (DSSC) Berbahan dasar Klorofil Daun Cincau Sebagai Fotosensitiser. Seminar Nasional Fisika UNJ. Jakarta. Prayogo AF, Pramono SH, Maulana E. 2014. Pengujian dan Analisis Performansi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) terhadap Cahaya. Jurnal Mahasiswa TEUB Vol. 1 No. 4 Ratana B., Mudit & Vardhan B., Anand, 2010. Comparative Study of Various Touchscreen Technologies. International Journal of Computer Application volume 6, Dr.H.Gour Central University Sagar. India.


337

Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 3 No. 3, Oktober 2015,

Recommend Documents