Pengaruh Komposisi Campuran Antosianin-Klorofil sebagai Fotosensitizer terhadap Efisiensi
Dye Sensitized Solar Cell
Maya Dwi Fistiani, ∗ Fahru Nurosyid, dan Risa Suryana Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No. 36 A Kentingan, Surakarta 57126

## Intisari
Artikel ini membahas fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan menggunakan campuran dye an- tosianin dan klorofil sebagai fotosensitizer. Pencampuran dye bertujuan untuk memperlebar daerah serapan dye alami. Antosianin diekstraksi dari kol merah sedangkan klorofil dari daun bayam dengan metode maserasi. Komposisi dye divariasikan dengan perbandingan larutan antosianin:klorofil, yaitu 1:3, 1:1, dan 3:1. Variasi komposisi dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan serapan dye terhadap efisiensi DSSC. Karakter- isasi sifat optik menggunakan spektrofotometer UV-Vis, sedangkan karakterisasi sifat listrik dengan I-V meter. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa pada perbandingan 1:3 memiliki absorbansi tertinggi pada rentang pan- jang gelombang 400 nm hingga 450 nm dan efisiensi sebesar 0,15%.

## ABSTRACT
This article describes fabrication of Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) using mixture of anthocyanin and chloro- phyllas fotosensitizer. Mixing dye aims to widen the absorbance area of natural dye. Anthocyanin is extracted from red cabbage and chlorophyl from spinach leaves with maseration methode. Mixture composition of dye anthocyanin:chlorophyll varying at 1:3, 1:1, and 3:1. Composition variation is performed to determine the ef- fect of absorbance change on the efficiency of DSSC. Optical characterization using UV-Vis spectrophotometer and electric characterization using I-V meter. The characterization result showed that rasio 1:3 hasthe highest absorbance at wavelength 400 nm to 450 nm with highest efficiency 0,15%.
K ATA KUNCI : campuran dye, antosianin, klorofil, DSSC http://dx.doi.org/10.12962/j24604682.v13i1.2132

## I. PENDAHULUAN
Cahaya matahari merupakan sumber energi terbarukan. En- ergi cahaya matahari yang berupa foton dapat diubah men- jadi energi listrik dengan menggunakan sel surya. Dalam perkembangannya, sel surya dibedakan menjadi 3 generasi, yaitu: generasi pertama sel surya berbasis monokristal dan polikristal, generasi kedua sel surya lapisan tipis, sedangkan generasi ketiga sel surya berbasis nanokristal, polimer, dan zat warna [1].
DSSC merupakan salah satu jenis sel surya generasi ketiga berbasis zat warna (dye) sebagai penyerap foton ( fotosen- sitizer ) [2]. DSSC merupakan devais fotovoltaik yang ekonomis dan mudah dibuat [3–5], namun DSSC masih memiliki efisiensi yang relatif kecil dibandingkan dengan sel surya generasi pertama [6].
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kecilnya efisiensi DSSC, salah satunya adalah jenis dye yang digu- nakan. Dye dengan daya serap yang tinggi dapat membantu meningkatkan efisiensi DSSC. Ada 2 jenis dye yang biasanya digunakan dalam pembuatan DSSC, yaitu dye sintetis dan
∗ E- MAIL : mfistiani27@student.uns.ac.id
alami. Dye alami lebih ramah lingkungan dan tersedia secara melimpah di alam dibandingkan dengan dye sintetis [7–9], na- mun daerah serapan yang dimilikinya relatif sempit. Dalam penelitian ini 2 jenis dye yang berbeda dicampurkan agar daerah serapannya menjadi lebih lebar. Dye yang digunakan ialah antosianin dan klorofil. Antosianin merupakan zat warna merah dasar, sedangkan klorofil merupakan zat warna hijau yang biasanya terdapat pada daun [10]. Antosianin memiliki puncak absorbansi pada daerah panjang gelombang 520 nm hingga 550 nm [11], sementara klorofil memiliki puncak ab- sorbansi pada panjang gelombang 420 nm dan 660 nm [12]. Campuran dye divariasi komposisinya untuk mengetahui pen- garuhnya terhadap efisiensi DSSC. Berdasarkan hasil yang di- dapatkan dalam penelitian ini, maka akan dapat diketahui zat warna yang paling berpengaruh dalam meningkatkan efisiensi DSSC.

## II. MEDOTE PENELITIAN

## Preparasi sampel
Bahan yang digunakan sebagai sumber dye yaitu kol merah dan daun bayam. Metanol, asam asetat, akuades, aseton, dan etanol sebagai pelarut. Kaca Fluorine-doped Tin Oxide
2460-4682 c Jurusan Fisika FMIPA ITS
Gambar 1: Pola deposisi TiO 2 pada elektroda kerja dan platina pada elektroda lawan.
Gambar 2: DSSC hasil assembling.
(FTO) sebagai substrat, TiO 2 nanopowder sebagai semikon- duktor pada elektroda kerja, elektrolit dan pasta platina seba- gai katalis pada elektroda lawan.
Klorofil diekstrak dari daun bayam yang dilarutkan dalam aseton, sedangkan antosianin diekstrak dari kol merah yang dilarutkan dalam campuran aseton, asam asetat, dan akuades, kemudian dimaserasi selama 24 jam. Hasil ekstraksi disaring, kemudian dipekatkan dengan rotary evaporator .
Preparasi elektroda kerja meliputi pembuatan pasta TiO 2 , deposisi TiO 2 , dan perendaman dalam dye. Pasta TiO 2 dibuat dari serbuk TiO 2 yang dilarutkan dalam etanol. Pasta dide- posisikan di atas substrat FTO (2 × 3,5 cm 2 ) dengan pola seperti ditunjukkan Gambar 1. Pasta TiO 2 dideposisikan den- gan metode spin coating dan di-annealing dalam furnace pada temperatur 400 ◦ C selama 10 menit.
Campuran antosianin-klorofil dibuat sebanyak 8 ml un- tuk masing-masing komposisi, kemudian digunakan untuk merendam lapisan TiO 2 selama 24 jam.
Pola deposisi platina sama dengan pola deposisi TiO 2 . De- posisi dilakukan dengan metode brush painting , kemudian dikeringkan pada temperatur 130 ◦ C selama 10 menit, lalu di- annealing dalam furnace dengan temperatur tahan 420 ◦ C se- lama 10 menit.
Struktur sandwich dibuat dengan meneteskan elektrolit pada elektroda lawan, kemudian direkatkan dengan elektroda kerja menggunakan double tape . Struktur sandwich disatukan menggunakan klip seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

## Karakterisasi
Karakterisasi UV-Vis (Sphectrophotometer Lambda 25) di- lakukan untuk mengetahui absorbansi larutan dye dan lapisan TiO 2 , sedangkan karakterisasi I-V (Keithley Meter 2602A
Gambar 3: Kurva absorbansi hasil ekstraksi kol merah dan daun bayam.
System Source) dilakukan untuk mendapatkan efisiensi DSSC.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakteristik Absorbansi
Gambar 3 menunjukkan absorbansi hasil ekstraksi kol merah dan bayam. Hasil ekstraksi kol merah memberikan zat warna dengan puncak absorbansi pada daerah panjang gelombang 500 nm hingga 550 nm. Hal ini mengindikasikan adanya antosianin dalam ekstrak kol merah. Ekstraksi daun bayam menghasilkan zat warna dengan 2 puncak absorbansi, yaitu pada panjang gelombang 426 nm dan 673 nm yang mengindikasikan adanya klorofil dalam ekstrak tersebut.
Campuran dye menunjukkan kurva yang berbeda diband- ingkan dengan dye sebelum dicampur seperti yang terlihat pada Gambar 4. Pada gambar tersebut terlihat bahwa daerah serapan dye semakin melebar. Hal ini menunjukkan bahwa masing-masing dye memberikan sumbangan absorbansi pada daerah puncak serapannya.
Campuran dye digunakan untuk merendam lapisan TiO 2 . Absorbansi lapisan TiO 2 yang telah direndam ditunjukkan pada Gambar 5. Puncak absorbansi tidak begitu terlihat dibandingkan dengan dye yang masih dalam bentuk laru- tan. Hal ini dikarenakan tidak semua dye terserap oleh lapisan TiO 2 . Penambahan dye antosianin menyebabkan absorbansi di daerah 550 meningkat, sedangkan penamba- han klorofil menyebabkan absorbansi meningkat pada daerah 400 nm hingga 450 nm seperti yang terlihat pada Gambar 5. Semakin banyak antosianin yang ditambahkan, maka ab- sorbansi di daerah puncak serapan klorofil semakin berku- rang. Hal ini dikarenakan larutan antosianin bersifat asam, sedangkan absorbansi klorofil hanya stabil pada pH 6 hingga 9 dan cenderung menurun pada pH yang ekstrim [13]. Seba- liknya, semakin banyak klorofil yang ditambahkan, maka ab-
Gambar 4: Kurva absorbansi larutan dye setelah dicampur.
Gambar 5: Kurva absorbansi lapisan TiO 2 dengan variasi komposisi campuran dye antosianin-klorofil.
sorbansi di daerah puncak serapan antosianin semakin berku- rang. Hal ini dikarenakan tingkat keasaman larutan antosianin semakin berkurang ketika ditambahkan klorofil, semakin ren- dah tingkat keasamannya maka antosianin akan semakin mu- dah terdegradasi [14].

## Karakteristik Arus dan Tegangan
Hasil karakterisasi I-V ditunjukkan pada Gambar 6. Berdasarkan hasil karakterisasi I-V, maka parameter-
parameter DSSC dapat ditentukan. Parameter-parameter tersebut ditampilkan dalam Tabel I.
Berdasarkan Tabel I, dapat dilihat bahwa efisiensi semakin meningkat seiring meningkatnya jumlah klorofil dalam cam- puran dye. Hal ini disebabkan karena klorofil memiliki 2 puncak absorbansi cukup tinggi dibandingkan dengan pun-
Gambar 6: Kurva karakteristik I-V DSSC dengan variasi komposisi campuran dye antosianin-klorofil.
TABEL I: Parameter-parameter DSSC dengan variasi perbandingan antosianin-klorofil dalam campuran dye.
Antosianin: I SC V OC I max V max P max FF η Kholorif (mA) (V) (mA) (V) (mW) (%) 1:3 0,88 0,60 0,75 0,37 0,28 0,53 0,15 1:1 0,69 0,49 0,52 0,27 0,14 0,42 0,07 3:1 0,37 0,46 0,25 0,30 0,07 0,41 0,04
cak absorbansi yang dimiliki antosianin, sehingga memu- ngkinkan klorofil menyerap lebih banyak foton dibandingkan antosianin. Semakin banyak serapan foton, maka elektron yang tereksitasi pun semakin banyak [15].

## IV. SIMPULAN
Berdasarkan karakterisasiyang telah dilakukan, dapat dike- tahui bahwa campuran dye dengan perbandingan antosianin- klorofil 1:3 akan meningkatkan absorbansi pada panjang gelombang 400 nm hingga 450 nm dan memiliki efisiensi tert- inggi sebesar 0,15%.
[1] M.T. Kibria, et al. , A Review: Comparative Studies on Differ- ent Generation Solar Cells Technology , Proc. of 5th International Conference on Environmental Aspects of Bangladesh, 2014.
[2] G. Calogero, et al. , Solar Energy, 86 , 1563-1575 (2012).
[3] A.A. Al-Ghamdi, et al. , Solid State Communications, 183 , 56- 59 (2014).
[4] C.Y. Chien, B.D. Hsu, Solar Energy, 98 , 203-211 (2013).
[5] W. Guo, et al. , Key Engineering Materials, 451 , 21-27 (2011).
[6] H. Chang, et al. , Journal of Alloys and Compounds, 495 , 606- 610 (2010).
[7] S. Furukawa, et al. , Thin Solid Films, 518 , 526-529 (2009).
[8] D.J. Gadibo, S.T. Anshebo, T.Y. Anshebo, J. Braz. Chem, 26 , 92-101 (2015).
[9] T. Ganesh, et al. , Materials Chemistry Physics, 123 , 62-66 (2010).
[10] H.B. Singh, K.A. Bharati, Handbook of Natural Dyes and Pig- ments (Woodhead Publishing India Pvt. Ltd, New Delhi, 2014).
[11] Teoli, et al. , Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 316 , 24-30 (2016).
[12] R. Syafinar, et al. , Energy Procedia, 79 , 896-902 (2015).
[13] D. Sengupta, B. Mondal, K. Mukherjee, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 148 , 85-92 (2015).
[14] J.B. Harborne, Phytochemical Methods (Chapman and Hall, New York, 1984).
[15] N. Widiastuti, R. Suryana, A. Supriyanto, A., Berkala Fisika Indonesia, 7 , 1-4 (2015).