ISSN: 1410-8917 Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi
Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pembuatan dan Penentuan Nilai Efisiensi Sel Surya Berpewarna Tersensitisasi dengan Senyawa Antosianin dari Buah Manggis ( Garcinia mangostana L.) sebagai Pewarna Pensensitisasi
Joko Suryadi a , Gunawan a* , Abdul Haris a
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: gunawan@live.undip.ac.id Art ic le   Info Ab s t rac t Keywords: DSSC, anthocyanin, mangosteen, dye sensitizer
The  preparation  and  determination  of  DSSC’s  efficiency  value  with  anthocyanin compound from mangosteen’s rind as dye sensitizer has been investigated. The objectives of  this  work  were  preparing  the  DSSC  device,  characterizing  its  components  and determining  the  efficiency  value.  Working  electrode  is  made  of  TiO 2 thin  film  that adsorbed anthocyanin from mangosteen’s rind, counter electrode is made of carbon and I - /I 3- electrolyte as redox couple. DSSC’s characterizations are TiO 2 crystallinity, pore size and  thickness  of  TiO 2 thin  film,  maximum  wavelength  absorption  of  dye,  analysis  of functional group and bond interaction between TiO 2 and anthocyanin. The efficiency value of  DSSC  is  determined  by  current-voltage  curve  method.  The  result  shown  that components  of  DSSC  was  able  to  build  the  DSSC  device  by  its  characterization  and  the efficiency value of DSSC device was 2,2 x 10 -3 %.

## Ab s t rak
Kata kunci:
DSSC, antosianin, buah mangggis, pewarna pensensitasi Telah  dilakukan  penelitian  mengenai  pembuatan  dan  penentuan  nilai  efisiensi  DSSC dengan  senyawa  antosianin  dari  kulit  buah  manggis  sebagai  pewarna  pensensitisasi. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  membuat  rancangan  DSSC,  mengkarakterisasi penyusunnya  dan  menentukan  nilai  efisiensinya.  Penelitian  dilakukan  dengan pembuatan  elektroda  kerja  (working  electrode)  dari  lapis  tipis  TiO 2 yang  mengadsorb antosianin kulit buah manggis, elektroda perlawanan (counter electrode) dari karbon dan elektrolit  I - /I 3- sebagai pasangan redoks. Karakterisasi DSSC meliputi kristalinitas TiO 2 , ukuran rongga dan ketebalan lapis tipis TiO 2 , serapan panjang gelombang maksimum zat pewarna,  analisis  gugus  fungsi  antosianin  serta  ikatan  antara  TiO 2 dengan  molekul antosianin. Nilai efisensi DSSC ditentukan dengan metode kurva arus dan tegangan. Hasil penelitian menunjukkan karakterisasi masing-masing penyusun DSSC telah memenuhi syarat sebagai rancangan DSSC dan nilai efisiensi rancangan DSSC adalah sebesar 2,2 x 10 -
3 %.

## 1. Pendahuluan
Energi  merupakan  kebutuhan  yang  tidak  dapat dipisahkan  dari  kehidupan  makhluk  hidup  di  bumi. Selama  ini  kebutuhan  energi  masih  sangat  bergantung pada  bahan  bakar  fosil  yang  merupakan  sumber  energi yang  tak  terbarukan  dan  lama  kelamaan  akan  habis.
Sementara  emisi  berupa  senyawa-senyawa  karbon seperti  karbon  dioksida  dan  karbon  monoksida  yang dihasilkan  dari  pembakaran  bahan  bakar  fosil  seluruh dunia pada tahun 1998 adalah 7 x 10 12 kg yang merupakan jumlah yang sangat besar [1].
Dengan  semakin  menipisnya  sumber  energi  fosil tersebut,  di  dunia  sekarang  ini  terjadi  pergeseran  dari
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94
penggunaan  energi  yang  tidak  terbarukan  menjadi sumber  energi  yang  terbaharukan.  Sumber  energi terbaharukan  dapat  berasal  dari  pemanfaatan  energi matahari,  angin,  air  dan  bahan  bakar  dari  tumbuhan hidup.  Penggunaan solar  cell (sel  surya)  dalam pemanfaatan energi terbaharukan merupakan alternatif yang sangat potensial. Hal itu dikarenakan jumlah energi matahari  yang  sampai  ke  bumi  sangat  besar,  pasokan energi surya yang diterima permukaan bumi mencapai 3 x  10 24 joule  pertahun.  Jumlah  energi  sebesar  itu  setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini.  Dengan  kata  lain  dengan  menutup  0,1  %  saja permukaan bumi dengan piranti sel surya yang memiliki efisiensi 10 % sudah mampu menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini [1].
Sel  surya  yang  banyak  digunakan  sekarang  ini adalah  sel  surya  berbasis  silikon.  Walaupun  sel  surya sekarang  didominasi  oleh  bahan  silikon,  masalah mahalnya  biaya  produksi  menjadi  suatu  kendala.  Selain itu  kekurangan  dari  sel  surya  berbasis  silikon  adalah penggunaan  bahan  kimia  berbahaya  pada  proses fabrikasinya [2].
Seiring  dengan  perkembangan  teknologi  nano, secara  bertahap  sel  surya  berbasis  silikon  mulai digantikan  sel  surya  generasi  terbaru  yaitu  sel  surya dengan  zat  warna  peka  cahaya  atau Dye-sensitized  Solar Cell (DSSC).  Keunggulan  dari  DSSC  adalah  tidak memerlukan  bahan  dengan  kemurnian  tinggi  sehingga biaya  produksinya  relatif  rendah.  Berbeda  dengan  sel surya  konvensial  yang  semua  proses  melibatkan  bahan silikon  itu  sendiri,  pada  DSSC  absorpsi  cahaya  dan pemisahan  muatan  listrik  terjadi  pada  proses  yang terpisah.  Cahaya  diserap  oleh  molekul  pewarna  dan pemisahan  muatan  oleh  semikonduktor  anorganik kristal  nano  yamg memiliki  celah  pita  besar.  Salah satu semikonduktor  yang  sering  digunakan  adalah  titanium dioksida  (TiO 2 ).  Hal  itu  dikarenakan  TiO 2 relatif  murah, banyak  dijumpai,  inert,  tidak  beracun  dan  merupakan bahan yang biokompatibel [3]
Komponen  penting  lain  dalam  DSSC  adalah dye- sensitizer . Dye-sensitizer yang  digunakan  dalam  DSSC pada  umumnya  adalah  senyawa  kompleks  ruthenium. Penelitian  mengenai  penggunaan  kompleks  rhutenium sebagai  pewarna  pada  komponen  DSSC  telah  dilakukan dan  mencapai  efisiensi  yang  paling  tinggi.  Akan  tetapi, kompleks  ini  masih  sangat  mahal  dan  mengandung logam  berat  dalam  senyawanya  sehingga  merugikan apabila  ditinjau  dari  sudut  pandang  lingkungan.  Oleh karena  itu, digunakan  senyawa  pewarna alternatif  yang mempunyai  fungsi  yang  sama  dengan  kompleks ruthenium [4].
Senyawa  alternatif  pengganti  kompleks  rhutenium yang  dapat  digunakan  dalam  pembuatan  DSSC  adalah antosianin  karena  mampu  menyerap  spektrum  sinar matahari  yang  paling  besar  yaitu  pada  rentang  warna biru, biru kehijauan dan hijau muda. Selain itu antosianin sangat  sensitif  terhadap  cahaya  dan  mampu  diuraikan oleh mikroba sehingga tidak membahayakan lingkungan [2].  Antosianin  mudah  ditemukan  di  alam  sebagai
pigmen  dalam  tumbuh-tumbuhan  yang  berwarna merah, ungu maupun biru pada buah ataupun bunga [5].
Berbagai penelitian mengenai penggunaan senyawa antosianin  sebagai dye-sensitizer dari  berbagai  jenis tumbuhan  telah  dilakukan  antara  lain  menggunakan senyawa  antosianin  dari  bunga  Rosella  ( Hibiscus sabdariffa L . ) yang menghasilkan nilai efisiensi maksimal sebesar  0,7%  [4].  Penggunaan  senyawa  antosianin  dari California  Blackberries  ( Rubus  ursinus )  sebagai dye- sensitizer juga  telah  dilakukan  dan  menghasilkan efisiensi  sebesar  0,56%  di  bawah  sinar  matahari langsung [6].
Buah  manggis  merupakan  salah  satu  buah  yang mengandung  pigmen  antosianin  pada  kulitnya  dan belum banyak penelitian yang mengupas penggunaannya  sebagai dye-sensitizer .  Oleh  karena  itu, pada  penelitian  ini  digunakan  senyawa  antosianin  dari buah manggis sebagai pewarna alternatif dari kompleks ruthenium.  Senyawa  antosianin  dari  buah  manggis berupa cyanidin-3-spohoroside dan cyanidin-3-glucoside [7].  Buah  manggis  mudah  dijumpai  karena  secara  luas tersebar di seluruh kawasan hutan tropis Asia Tenggara termasuk Indonesia.

## 2. Metode

## Bahan dan Alat
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  kulit  buah  manggis,  Polivinil  alkohol,  kaca substrat  LCD,  TiO 2 (Merck),  etanol  teknis,  metanol proanalysis,  asam  asetat  proanalysis,  Kalium  Iodida proanalysis,  Iod  proanalysis,  asetonitril  proanalysis, serbuk karbon, kertas saring dan aluminium foil.
Peralatan  yang  digunakan  adalah  peralatan  gelas, furnace,  neraca  digital  (KERN),  alu,  mortar,  cawan keramik,  hotplate,  klip,  kabel,  penjepit  buaya,  isolasi, multimeter digital (HELES), Spektrofotometer ultraviolet-tampak (T60 U), scanning electron microscope (JSM-35C),  difraktometer  sinar  X  (Pan  Analytical), spektrofotometer  inframerah  (Themo  Nicolet  AVATAR 360) dan resistor variabel 10kΩ (ALPHA).

## Pembuatan Pasta TiO
2
Polivinil Alkohol (PVA) sebanyak 0,5 g ditambahkan ke  dalam  akuades,  kemudian diaduk  sambil dipanaskan di  atas  tungku  pemanas  sampai  membentuk  suspensi sebagai pengikat TiO 2 . Suspensi ditambahkan pada bubuk TiO 2 sebanyak  4,5  g.  Campuran  digerus  dengan  mortar sampai terbentuk pasta yang baik untuk dilapiskan [8].

## Ekstraksi Pigmen Kulit Buah Manggis
Kulit  buah  manggis  dihaluskan  dengan  alu  dan mortar kemudian ditambahkan metanol:asam asetat:air (25:4:21  perbandingan  volume)  sebanyak  10  mL  [6]. Campuran  direndam  selama  24  jam  dan  wadahnya ditutup  dengan  aluminium  foil  untuk  meminimalkan kontak langsung dengan cahaya. Penyaringan kemudian dilakukan  untuk  memperoleh  ekstrak  pigmen  dari  kulit buah manggis [8].
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94

## Pengendapan Pasta TiO
2 pada Kaca LCD
Kaca  substrat  LCD  dengan  luasan  2,5  cm  x  2,5  cm direndam  dengan  etanol  sebelum  dilapisi.  Tepi  substrat sepanjang 2 cm dan 1,5 cm dari tepi diberi isolasi untuk mengontrol  kerapian  deposisi  TiO 2 dan  ketebalan lapisan.  Pasta  TiO 2 diletakkan  pada  tepi  substrat, kemudian  diratakan  dengan  spatula.  Lapis  tipis  TiO 2 dibiarkan  kering  di  udara  terbuka,  kemudian  isolasi dilepas.  Kaca  berlapis  TiO 2 kemudian  dipanaskan  dalam tungku  listrik  ( furnace )  pada  suhu  450 o C  selama  30 menit.
Gambar 1. Ilustrasi skema area  deposisi TiO 2
Perendaman  Kaca  LCD  Terdeposisi  TiO 2 pada Larutan Pigmen Kulit Buah Manggis
Lapisan  TiO 2 direndam  dalam  larutan  pigmen  kulit buah  manggis  selama  kurang  lebih  30  menit  kemudian lapisan TiO 2 akan menjadi berwarna merah-jingga.

## Pembuatan Elektrolit
Kalium Iodida (KI) sebanyak 0,83 g dilarutkan dalam 10 mL asetonitril kemudian diaduk sampai larut. Setelah itu  ditambahkan  0,127  g  I 2 dalam  larutan  tersebut  dan diaduk  hingga  larut  sempurna.  Larutan  kemudian disimpan dalam botol tertutup [8].

## Pembuatan Elektroda Perlawanan Karbon
Polivinil  Alkohol  (PVA)  sebanyak  0,5  gram ditambahkan  kedalam  akuades,  kemudian  diaduk  dan dipanaskan  di  atas  tungku  pemanas  yang  berfungsi sebagai  pengikat  dalam  pembuatan  pasta.  Suspensi tersebut ditambahkan pada serbuk karbon sebagai katalis karbon. Pasta grafit dilapiskan ke kaca LCD pada bagian konduktifnya  kemudian  dipanaskan  pada  temperatur 450 o C  selama  10  menit  agar  karbon membentuk  kontak yang  baik  sesama  partikel  karbon  dan  dengan  kaca konduktif LCD [8].

## Perakitan dan pengukuran Efisiensi DSSC
DSSC  dirakit  menjadi  model  berlapis  ( sandwich ) dengan  elektroda  perlawanan  diletakkan  berhadapan dengan  lapisan  TiO 2. DSSC  kemudian  dijepit  agar strukturnya  mantap.  Elektrolit  kemudian  diteteskan pada  sela-sela  ruang  antar  elektroda.  Rancangan  DSSC kemudian  ditentukan  nilai  efisiensinya  dengan  alat hambatan  geser  ALPHA  10k Ω dan    multimeter  digital HELES.  Pengukuran  dilakukan  dengan  memvariasi tegangan  menggunakan  hambatan  geser  hingga diperoleh  tegangan  rangkaian  terbuka  (V oc )  dan  arus hubung singkat (I sc ). Pengukuran dilakukan pada kondisi di bawah sinar matahari langsung.
Gambar 2. Skema rangkaian listrik pengujian efisiensi DSSC

## 3. Hasil dan Pembahasan
Analisis Serapan Zat Warna Antosianin Kulit Manggis
Pada analisis larutan zat warna dengan menggunakan  instrumen  spektrofotometer  UV-Vis dengan  panjang  gelombang  antara  450  nm  -  600  nm diperoleh  panjang  gelombang  maksimum  sebesar  510 nm  dengan  absorbansi  0,165.  Hal  itu  menunjukkan bahwa  zat  warna  tersebut  menyerap  spektrum  pada gelombang  tampak  pada  panjang  gelombang  510  nm. Spektrum  tampak  pada  panjang  gelombang  tersebut adalah  spektrum  warna  biru-hijau.  Oleh  karena  itu,  zat warna  antosianin  pada  kulit  manggis  berwarna  merah karena menyerap spektrum biru-hijau dan mamantulkan warna merah.
Gambar 3. Spektra ultraviolet-tampak larutan pewarna kulit buah manggis Senyawa antosianin dalam larutan asam membentuk  ion  oksonium  dan  menghasilkan  konjugasi ikatan  rangkap  yang  melalui  tiga  gugus  aglikon  yang membantu  menyerap  foton  pada  spektrum  tampak. Warna  merah  pada  senyawa  antosianin  menunjukkan adanya gugus glukosida yang terikat pada suatu senyawa sianidin [9].

## Karakterisasi Lapis Tipis TiO 2
Lapis tipis TiO 2 dalam DSSC berfungsi sebagai bahan semikonduktor  yang  pita  konduksinya  akan  ditempati oleh  elektron  terinjeksi  dari  molekul  antosianin  karena telah tereksitasi oleh cahaya. Untuk dapat mengeksitasi elektron  dari  molekul  antosianin  ke  pita  konduksi semikonduktor,  TiO 2 harus  berikatan  dengan  molekul antosianin terlebih dahulu. Kemudahan berikatan antara molekul antosianin dengan TiO 2 ditentukan oleh bentuk
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94
permukaan  dan  fase  kristal  dari  TiO 2 .  Sedangkan kemampuan  mengalirnya  elektron  dari  pita  konduksi semikonduktor  ke  rangkaian  DSSC  dipengaruhi  oleh ketebalan penampang melintang dari lapis tipis TiO 2 [10].
Karakteristik  lapis  tipis  TiO 2 dianalisis  melalui  dua metode yaitu metoda scanning electron microscopy (SEM) dan  metoda  difraksi  sinar  X.  Analisis  SEM  bertujuan untuk mengetahui bentuk permukaan dan ketebalan dari lapis tipis TiO 2 . Analisis dengan metode difraksi sinar X (XRD)  bertujuan  untuk  mengetahui  karakteristik  fase kristal dari lapis tipis TiO 2 .
Karakterisasi Bentuk Permukaan dan Ketebalan Bagian Melintang ( Cross Section ) Lapis Tipis TiO 2
Analisis  karakteristik  bentuk  permukaan  dan ketebalan  lapis  tipis  TiO 2 ditentukan  dengan  metode SEM.  Hasil  yang  didapatkan  dari  analisis  bentuk permukaan  lapis  tipis  adalah  berongga-rongga  dengan ukuran  rongga  berkisar  antara  135  nm  sampai  dengan 693 nm dan ukuran kristal TiO 2 148 nm. Permukaan TiO 2 yang  berukuran  sampai  skala  nanometer  merupakan ukuran yang optimal sebagai suatu bahan semikonduktor kristal  nano.  Rongga  pada  permukaan  lapis  tipis berfungsi  dalam  adsorpsi  molekul  antosianin  ke  TiO 2 . Jumlah  dan  luas  rongga  mempengaruhi  efektivitas adsorpsi  molekul  zat  warna  antosianin  ke  dalam permukaan lapis tipis TiO 2 [11].
a.
b.
Gambar 4. Permukaan lapis tipis TiO 2 hasil pencitraan scanning electron    microscope (SEM) pada perbesaran 40.000 kali (a). Penampang melintang ( cross section ) lapis tipis TiO 2 hasil pencitraan scanning electron microscope (SEM) dengan perbesaran 2000 kali (b).
Analisis ketebalan lapis tipis TiO 2 dilakukan dengan pengukuran  ketebalan  penampang  melintang  dari  lapis tipis TiO 2 tersebut. Penampang melintang lapis tipis TiO 2 dari  hasil  pencitraan  SEM  mempunyai  ketebalan  25,4 µm.  Ketebalan  penampang  melintang  lapis  tipis  TiO 2 mempengaruhi  efektivitas  aliran  elektron  dalam rangkaian.  Semakin  tipis  lapisan  TiO 2 maka  semakin efektif kinerja dari DSSC [10].
Karakterisasi Fase Kristal Lapis Tipis TiO 2
Karakterisasi  fase  kristal  TiO 2 dengan  metode difraksi  sinar  X  (XRD)  bertujuan  untuk  megetahui  fase kristal dari TiO 2 yang digunakan dalam pembuatan lapis tipis  TiO 2 pada  DSSC.  Difraktogram  hasil  analisis kemudian dibandingkan dengan data standar primer TiO 2 dari ICSD ( Inorganic Crystal Structure Database ).
Hasil  yang  didapatkan  menunjukkan  bahwa  fase kristal  dari  TiO 2 adalah  anatase  setelah  dibandingkan dengan  data  primer  TiO 2 .  Fase  kristal  yang  didapatkan merupakan  anatase  karena  pada  proses sintering pada furnace digunakan  temperatur  450 0 C.  TiO 2 membentuk kristal anatase yang stabil pada suhu sampai 500 0 C dan membentuk kristal rutil pada suhu 700 0 C.
Gambar 5. Difraktogram TiO 2 hasil analisis
Fase  kristal  anatase  TiO 2 paling  efektif  digunakan dalam  pembuatan  lapis  tipis  pada  DSSC  karena  luas permukaannya  mampu  menghasilkan  daya  adsorpsi yang  efektif  terhadap  molekul  pewarna  dan  fase kristalnya stabil pada suhu rendah.
Karakterisasi Ikatan Molekul Pewarna dengan TiO 2
Syarat  terjadinya  arus  listrik  pada  rangkaian  DSSC salah  satunya  adalah  terjadinya  ikatan  antara  molekul pewarna  antosianin  dengan  TiO 2 .  Hal  itu  disebabkan molekul  antosianin  yang  telah  berikatan  dengan  TiO 2 akan tereksitasi dan elektronnya akan dialirkan ke kaca penghantar melewati pita konduksi semikonduktor TiO 2 . Elektron inilah yang akan menyebabkan terjadinya arus listrik pada rangkaian. Apabila molekul antosianin tidak berikatan  dengan  TiO 2 maka  elektronnya  setelah mengalami  eksitasi  tidak  akan  dialirkan  melalui  TiO 2 karena tidak berikatan. Elektron dari senyawa antosianin melainkan  akan  kembali  ke  keadaan dasarnya  sehingga tidak  akan  ada  arus  yang  mengalir  karena  tidak  ada perpindahan elektron.
Ikatan  yang  terjadi  pada  senyawa  pewarna antosianin dengan TiO 2 dapat terjadi melalui suatu ikatan
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94
kelat. Ikatan tersebut dapat terjadi antara gugus hidroksil dari antosianin dan gugus Ti 4+ pada TiO 2 .
Gambar 6. Ikatan kelat yang terjadi antara gugus Ti 4+ dengan molekul antosianin
Untuk  mengetahui  karakteristik  ikatan  kelat tersebut  maka  dilakukan  analsisis  menggunakan  FTIR. Analisis  dilakukan  dengan  membandingkan  spektra gugus fungsi zat pewarna dan spektra gugus fungsi dari TiO 2 -zat warna.
Dari  hasil  analisis  spektra  FTIR  zat  pewarna diperoleh  hasil  sebagai  berikut.  Serapan  di  daerah 3444,27  cm -1 menunjukkan  bahwa  terdapat  gugus hidroksil  dalam  senyawa  dalam  larutan.  Gugus  OH  ini menunjukkan adanya gugus OH pada senyawa antosianin ataupun  senyawa  alkohol  dalam  larutan.  Senyawa alkohol dalam  larutan  berasal  dari  salah  satu  penyusun pelarut  antosianin  yaitu  etanol.  Senyawa  alkohol  juga dapat dimungkinkan terbentuk dari hidrolisis glukosida yang  terdapat  pada  antosianin  menjadi  alkohol  yang disebut aglikon dan molekul gula. Pita kuat dan medium pada  bilangan  gelombang  1644,65  cm -1 menunjukkan adanya  gugus  karbonil  pada  larutan.  Gugus  karbonil  ini muncul  karena  adanya  kesetimbangan  senyawa antosianin yang berada dalam bentuk sianin kuinonoid. Serapan  pada  bilangan    gelombang  1560  dan  1515  cm -1 menunjukkan  adanya  cincin  aromatik.  Serapan  pada 1455,80;  1395,62  dan  1278,63  cm -1 menunjukkan  ikatan C-H.  Serapan  pada  573,25  cm -1 menunjukkan  adanya gugus benzena tersubtitusi.
Gambar 7. Spektra inframerah zat pewarna dari kulit manggis
Pada  spektra  FTIR  TiO 2 -pewarna  didapatkan  hasil yang  berbeda  dari  spektra  FTIR  larutan  pewarna. Perbedaan  ditunjukkan  pada  nilai  transmitansi,  jumlah serapan,  dan  pergeseran  nilai  bilangan  gelombang  dari serapan. Nilai pergeseran serapan ke arah lebih panjang
maupun  lebih  pendek  disebabkan  oleh  efek  pelarut ataupun  subtitusi.  Munculnya  pita  serapan  baru  pada bilangan  gelombang  1076,05  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  C-O.  Hal  ini  disebabkan  pada  ikatan  TiO 2 dengan senyawa antosianin pada saat berbentuk sianin flavilium. Munculnya  pita  kuat  lebar  pada  daerah  bilangan gelombang  686,78  cm -1 menunjukkan  adanya  TiO 2 sebagai lapis tipis yang berikatan khelat  dengan senyawa antosianin.
Gambar 8. Spektra inframerah  TiO 2 -pewarna

## Penentuan Efisiensi DSSC
Penentuan efisiensi DSSC dilakukan dengan metode kurva arus dan tegangan. Tujuan dari penentuan efisiensi dari DSSC adalah untuk mengetahui keefektifan dari satu susunan  komponen  DSSC  dalam  mengubah  energi matahari  menjadi  energi  listrik  yang  dinyatakan  dalam persen.  Metode  kurva  arus  dan  tegangan  menggunakan variasi  nilai  hambatan  untuk  menentukan  besaran- besaran  yang  dibutuhkan  dalam  pengukuran  efisiensi DSSC.  Besaran  tersebut  adalah  tegangan  rangkaian terbuka  ( V oc ),  arus  hubung  pendek  ( I sc ),  tegangan optimum ( V mpp ), arus optimum ( I mpp ) dan fill factor ( FF ).
Gambar 9. Kurva arus-tegangan DSSC
Nilai efisiensi menunjukkan keefektifan DSSC dalam mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94
Tabel 1. Pengukuran berbagai nilai besaran dan efisiensi pada DSSC Besaran Nilai V oc 0,375 v I sc 87 µA V mpp 0,178 v I mpp 37 FF 0,202 P max 6,59025 x 10 -6 W η 0,0022 %
Pengubahan  energi  cahaya  menjadi  listrik  dalam DSSC  berdasar  pada  suntikan  elektron  dari  molekul antosianin sebagai pensensitisasi yang tereksitasi karena adanya  foton  ke  pita  konduksi  TiO 2 .  Elektron  kemudian mengalir melalui rangkaian dan  terkumpul di elektroda perlawanan.  Pasangan  redoks  elektrolit    I 3- /  I - akan memberikan  elektron  ke  molekul  antosianin  yang  telah kehilangan  elektronnya  akibat  peristiwa  suntikan elektron ke pita konduksi TiO 2 . Proses ini akan berulang terus-menerus  selama  terdapat  cahaya  sebagai pengeksitasi elektron dari molekul antosianin.
Nilai  tegangan  yang  dihasilkan  karena  adanya perbedaan  muatan  pada  elektroda  kerja  ( working electrode )  dan  elektroda  perlawanan  ( counter  elektroda ) sehingga  terdapat  nilai  beda  potensial  yang  dinyatakan sebagai  tegangan.  Nilai  kuat  arus  menginterpretasikan elektron  yang  mengalir  melalui  rangkaian  dari  kutub negatif  yatu  elektroda  kerja  ke  kutub  positif  yaitu elektroda perlawanan.
Nilai  efisiensi  yang  diperoleh  dalam  penelitian  ini sangat kecil yaitu 0,0022%. Hal ini berbeda jauh dengan nilai  efisiensi  dalam  penelitian  pembuatan  DSSC menggunakan senyawa antosianin dari buah beri hitam [3] yaitu  sebesar  1%.  Nilai  efisiensi  yang  kecil disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor tersebut antara lain  keterbatasan  sensitisasi  yang  dilakukan  oleh molekul  antosianin  ke  pita  konduksi  TiO 2 karena  hanya mampu  membentuk  satu  ikatan  khelat.  Hal  itu  berbeda dengan  senyawa  pensensitisasi  kompleks  rhutenium jenis N3 yang mempunyai empat gugus karboksilat yang masing-masing  mempunyai  tiga  kemungkinan  untuk berikatan  dengan  TiO 2 yaitu  membentuk  ikatan monodentat,  kelat  atau  multidentat.  Efisiensi  juga disebabkan  oleh  sinar  matahari  yang  datang  tidak sepenuhnya  digunakan  karena  sebagian  dipantulkan oleh  bahan  kaca  LCD  sehingga  mengurangi  efektifitas dari DSSC. Elektrolit yang digunakan mempunyai waktu penggunaan  yang  pendek  karena  mudah  rusak  dan menguap karena panas.
Secara  keseluruhan,  senyawa  antosianin  dapat digunakan  sebagai  senyawa  pensensitisasi  alternatif pengganti  kompleks  rhutenium  pada  DSSC  karena mampu menyerap gelombang tampak polikromatik dari cahaya  matahari,  berinteraksi  dengan  TiO 2 dan  dapat mengeksitasi  elektron  yang  kemudian  menghasilkan arus listrik meskipun dengan nilai efisiensi yang sangat kecil.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa senyawa  antosianin  dari  kulit  buah  manggis  dapat digunakan  sebagai  pewarna peka  cahaya  ( dye sensitizer ) alternatif  pada  rangkaian  DSSC  dan  menghasilkan  nilai efisiensi ebesar 2,2 x 10 -3 . Karakterisasi serapan panjang gelombang tampak maksimum larutan pewarna dengan metode spektrofotometri  UV-Vis adalah 510 nm, kristal TiO 2 menunjukkan fase anatase dengan metode difraksi sinar  X, pori  dan  kristal  TiO 2 dengan  karakterisasi  SEM menunjukkan ukurannya telah menunjukkan skala nano dan  karakterisasi  dengan  FTIR  menunjukkan  senyawa pewarna  mengandung  gugus  fungsi  karbonil  dan hidroksil serta mampu berikaan khelat dengan TiO 2 .

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Michael Gratzel, Photoelectrochemical cells, Nature , 414, 6861, (2001) 338-344
[2]  Samina Ali, Biomimicry in Solar Energy Conversion with  Natural  Dye-Sensitized Nanocrystalline Photovoltaic  Cells,  Department  of  Chemistry  and Biochemistry, Oberlin College, Oberlin, Ohio
[3]  Michael Grätzel, Dye-sensitized solar cells, Journal of Photochemistry  and  Photobiology  C:  Photochemistry Reviews , 4, 2, (2003) 145-153
https://doi.org/10.1016/S1389-5567(03)00026-1
[4]  Khwanchit  Wongcharee,  Vissanu  Meeyoo,  Sumaeth Chavadej,  Dye-sensitized  solar  cell  using  natural dyes  extracted  from  rosella  and  blue  pea  flowers, Solar  Energy  Materials  and  Solar  Cells ,  91,  7,  (2007) 566-571 https://doi.org/10.1016/j.solmat.2006.11.005
[5]  A.  C.  Muñoz-Espada, K.  V.  Wood, B.  Bordelon,  B.  A. Watkins,  Anthocyanin  Quantification  and  Radical Scavenging  Capacity  of  Concord,  Norton,  and Marechal  Foch  Grapes  and  Wines, Journal  of Agricultural and Food Chemistry , 52, 22, (2004) 6779- 6786 http://dx.doi.org/10.1021/jf040087y
[6]  Nerine J. Cherepy, Greg P. Smestad, Michael Grätzel, Jin  Z.  Zhang,  Ultrafast  Electron  Injection: Implications  for  a  Photoelectrochemical  Cell Utilizing  an  Anthocyanin  Dye-Sensitized  TiO2 Nanocrystalline  Electrode, The  Journal  of  Physical Chemistry B , 101, 45, (1997) 9342-9351
http://dx.doi.org/10.1021/jp972197w
[7]  Sujitra Ratanamarno, Uthaibutra, Jamnong, Kobkiat Saengnil, Effects of bagging and storage temperature on  anthocyanin  content  and  phenylalanine ammonialyase  (PAL)  activity  in  mangosteen (Garcinia  mangostana  L.)  fruit  pericarp  during maturation, Songklanakarin  Journal  of  Science  and Technology 27, 4, 712-717
[8]  Wilman  Septina,  Pembuatan  Prototipe  Solar  Cell Murah  dengan  Bahan  Organik-Inorganik  (Dye- sensitized Solar Cell), in:  Laporan Penelitian Bidang Energi, Institut Teknologi Bandung, 2007.
[9]  J.  M.  R.  C.  Fernando,  G.  K.  R.  Senadeera,  Natural anthocyanins as photosensitizers for dye-sensitized solar devices, Current Science , 95, 5, (2008) 663-666
[10] Yong Liu, Hui Shen, Xiaorui Huang, Youjun Deng, A new improved structure of dye-sensitized solar cells
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (3) (2010) : 88 – 94
with  reflection  film, Chinese  Science  Bulletin ,  51,  3, (2006) 369-373 10.1007/s11434-006-0369-0
[11]  Jae-Wook  Lee,  Kyung-June  Hwang,  Wang-Geun Shim,  Kyung-Hee  Park,  Hal-Bon  Gu,  Kyu-Hyuk Kwun, Energetic surface heterogeneity of nanocrystalline  TiO2  films  for  dye-sensitized  solar cells, Korean  Journal  of  Chemical  Engineering ,  24,  5, (2007)  847-850 http://dx.doi.org/10.1007/s11814- 007-0052-4