Abstrak — Dye-sensitized Solar Cell (DSSC) dengan lima variasi ketebalan  yaitu  10  μm,  20  μm,  30  μm,  40  μm,  dan  50  μm dengan  menggunakan  gel  elektrolit  dan  ekstrak  klorofil  daun Alfalfa  sebagai sensitizer telah  berhasil  dibuat.  TiO 2 nanopartikel  berfase  anatas  dengan  ukuran  13  nm  yang digunakan  pada  penelitian ini  disintesis  menggunakan  metode kopresipitasi . Efisiensi ketebalan 10 μm berturut-turut sebesar 0,114%.
Kata Kunci —DSSC, Efisiensi, Ketebalan lapisan.

## I. PENDAHULUAN
NERGI  listrik  merupakan  kebutuhan  primer  bagi manusia. Kebutuhan listrik yang meningkat mendorong kita  untuk  mencari  energi  alternatif  lain.  Energi  surya merupakan  salah  satu  energi  alternatif  yang  menjanjikan. Solusi yang telah didapatkan untuk mengubah energi cahaya menjadi  energi  listrik  yaitu  sel  surya.  Namun,  penggunaan sel  surya  masih  menggunakan  bahan-bahan  yang  tidak ramah lingkungan [1]. Perkembangan sel surya telah sampai pada  generasi  ketiga  yaitu  sel  Grätzel  atau  DSSC  yang dikembangkan  oleh  Profesor  Michael  Grätzel.  Penelitian tentang  DSSC  telah  banyak  dilakukan.  Salah  satu  penelitian yang  dilakukan  Puspitasari  (2018)  yang  menunjukkan  bahwa lapisan  TiO 2 10  μm  menghasilkan  efisiensi  yang  lebih  tinggi dibandingkan  DSSC  dengan  ketebalan  lapisan  20  μm  dan  30 μm.  Penelitian  lainnya  yaitu  oleh  Maulana  et  al  (2015) didapatkan bahwa daya maksimal yang dihasilkan DSSC yaitu pada  ketebalan  292  μm  dibandingkan  ketebalan  137  μm  dan 284 μm. Namun belum dilakukan studi lebih lanjut mengenai faktor yang mempengaruhi perbedaan efisiensi tersebut seperti sifat listrik dan sifat optik lapisan TiO 2 . Efek photovoltaic adalah  fenomena  dimana  suatu  sel photovoltaic dapat menyerap energi cahaya dan mengubahnya  menjadi  energi  listrik.  Prinsip  ini  digunakan pada  sel  surya.  Cara  kerja  sel  surya  sebenarnya memanfaatkan  perilaku  cahaya  sebagai  partikel.  Sel  surya umumnya  menggunakan  bahan  semikonduktor  berjenis silikon.
Ketika  semikonduktor  sambungan  p-n  disinari,  maka akan terjadi pelepasan elektron dan hole pada semikonduktor tersebut [2].
Karaktersitik  penting  lainnya  dari  sel  surya  yaitu fill factor ( FF ) yaitu faktor pengisian.
(1)

## Gambar 1. Rangkaian Cara Kerja Sel Surya
Efisiensi  sel  surya  yang  didefinisikan  sebagai  daya  yang dihasilkan  dari  sel  ( P max )  dibagi  dengan  daya  dari  cahaya yang datang ( P cahaya ) sebagai berikut :
(2)
DSSC  terdiri  dari  lapisan  nano  semikonduktor  berpori sebagai  elektroda  kerja  (anoda), dye sebagai  fotosensitizer, elektrolit  redoks  dan  elektroda  pembanding  (katoda)  yang diberi  lapisan  katalis.  Berikut  susunan  bagian-bagian  dari DSSC  yang  lebih  dikenal  dengan sandwich dapat  diamati pada Gambar 2.

## Gambar 2. Susunan Sandwich DSSC
Klorofil  adalah  pigmen  utama  yang  berfungsi  menyerap cahaya  dan  mengubahnya  menjadi  energi  kimia  yang dibutuhkan  dalam  mereduksi  karbondioksida  menjadi karbohidrat  dalam  proses  fotosintesis.  Klorofil  merupakan komponen yang menarik sebagai fotosensitizer pada daerah visible [3].
Alfalfa  berasal  dari  Bahasa  Arab  “Al-Fac-Facah”  yang berarti  “Bapak  Segala  Tumbuhan”  karena  memiliki kandungan  klorofil  yang  tinggi  (Gambar  3).  Daun  alfalfa (Medicago  Sativa)  ini  ditemukan  pada  tahun  1300  sebelum masehi di Turki. Alfalfa adalah spesies tanaman berkingdom Plantae,  berdivisi  Magnoliophyta,  berkelas  Manoliopsida, berordo  Fabales  dan  berfamili  Fabaceae.  Alfalfa  adalah tanaman  sejenis  herba  yang  memiliki  tangkai  daun  berbulu dan  berukuran  5-30  mm.  30  ml  alfalfa  memiliki  83%
Karakterisasi Dye-sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan TiO 2 Nanopartikel dan Klorofil Daun Alfalfa ( Megicago Sativa ) Sebagai Sensitizer
Nurul Yanti Cahaya, Gontjang Prajitno, dan Nurrisma Puspitasari Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
e-mail : gontjang@physics.its.ac.id
E
tembaga dan besi, serta 36% magnesium.

## Gambar 3. Gugus Fungsi Klorofil
Gambar 4. Daun Alfalfa
Tanaman  Alfalfa  telah  tersebar  di  berbagai  belahan  dunia karena  memiliki  nilai  nutrisi  hijauan  dan  produktivitasnya yang  stabil.  Daun  tanaman  Alfalfa  memiliki  kandungan klorofil  empat  kali  lipat  dibandingkan  dengan  tanaman sayuran lainnya. Kandungan unsur lain yaitu flanovoid terdiri dari apigenin, glikosida, luteolin dan adenosine [4].
Untuk  mengatasi  kebocoran  elektrolit,  elektrolit  dapat dibuat  dalam  bentuk  gel.  Pada  umumnya  elektrolit  gel terbuat dari bahan polimer yang dicampur dengan elektrolit cair [5].

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah ultrasonic  cleaner ,  neraca  digital,  gelas  ukur,  beaker glass , hot-plate , magnetic  stirrer ,  pipet,  pH  meter  atau  kertas indikator pH, mortar, krusibel, furnace , cuvet , pinset, kabel, lakban,  penjepit  dan  penggaris.  Untuk  karakterisasi  sampel digunakan alat uji berupa I-V meter.
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  TiCl 3 , aquades,  NH 4 OH  ( Merck ),  HCl  ( Merck ) dye klorofil  K- LINK,  PEG-1000  ( Polyethyleneglycol ),  KI,  acetonnitril, iodine, ethanol, triton X-100, asam asetat, dan black carbon.
B. Prosedur Kerja
1) Persiapan
Persiapan  dan  pembersihan  peralatan  yang  akan digunakan pada penelitian ini agar bahan tidak terkontaminasi  bahan  lain  seperti  mortar,  beaker glass , pipet, krusibel, dan kaca substrat ITO.
2) Sintesis Nanopartikel TiO 2 Sintesis nanopartikel TiO 2 fase anatase dilakukan dengan metode kopresipitasi yaitu dengan cara dicampurkan 20 mL TiCl 3 dengan  100  mL  aquades  kemudian  diaduk  selama  1 jam.  Setelah  diaduk  selama  1  jam  menggunakan magnetic stirrer ,  larutan  ditetesi  NH 4 OH  ±  20  mL  dan  diatur  tingkat pH larutan menggunakan pH meter digital hingga mencapai pH  9  dengan  tetap  dalam  keadaan  diaduk.  Setelah  dicapai pH  9,  penetesan  NH 4 OH  dihentikan.  Larutan  tetap  diaduk
hingga  warna  larutan  berubah  menjadi  putih  pekat  ±  4  jam (Gambar  2).  Larutan  diendapkan  pada  suhu  kamar  dan ditutup rapat selama 24 jam. Setelah diendapkan, dilakukan pencucian  dengan  cara  endapan  dipisahkan  dari  larutan kemudian  diganti  dengan  200  mL  aquades  dan  diaduk.  pH diukur  dan  kembali  diendapkan  berulang  hingga  diperoleh endapan  dengan  pH  7.  Setelah  diperoleh  endapan  dengan pH  7,  endapan  kemudian  dikalsinasi  pada  suhu  400°C dengan waktu holding selama 3 jam.
3) Pembuatan Pasta TiO 2
Proses  pembuatan  pasta  dilakukan  dengan  dicampurkan 0,7  gram  serbuk  TiO 2 dengan  1  mL  aquades  ke  dalam mortar  kemudian  dihaluskan  selama  10  menit.  Kemudian ditambahkan  0,7  mL  asam  asetat,  0,7  mL  triton  X-100  dan PEG-1000 [4].
4) Pendeposisian Pasta TiO 2 pada Kaca ITO
Pada  penelitian  ini  pendeposisian  pasta  TiO 2 dilakukan dengan metode doctor blade pada Gambar 5.
Gambar 5. Teknik Doctor Blade
5) Karakterisasi Larutan Dye
Penelitian ini menggunakan dye klorofil daun Alfalfa. Daya absorbansi  larutan dye yang  digunakan  diketahui  dengan menggunakan  spektrofotometer  UV-VIS.  Pembuatan dye klorofil  dilakukan  dengan  penambahan  aquades,  yakni  2  mL dye klorofil  ditambah  dengan  70  mL  aquades.  Pengujian absorbansi  menggunakan  spektrofotometer  UV-VIS  1100  di LPPM ITS.
6) Perendaman Elektroda Kerja
Pasta  TiO 2 yang  terdeposisi  pada  kaca  ITO  direndam kedalam 10 mL larutan dye klorofil selama 24 jam.
7) Pembuatan Elektrolit
Pembuatan  gel  elektrolit    diawali  dengan  pembuatan elektrolit  cair  yang  dibuat  dari  3  gram  KI  dan  3  mL  iodin dilarutkan dalam 10 mL acetonitril. Kemudian dicampurkan 7  gram  PEG  1000,  25  mL  kloroform,  dan  elektrolit  cair yang telah dibuat [5].

## 8) Pembuatan Elektroda Pembanding
Penelitian  ini  menggunakan  karbon  yang  berasal  dari serbuk black  carbon .  Serbuk  tersebut  dihaluskan  dengan ditambahkan  ethanol.  Kemudian  larutan  tersebut  dideposisi pada  lima  buah  kaca  ITO  setebal  ±  10  µm  dan  dipanaskan pada suhu 250°C menggunakan furnace selama ± 20 menit.

## 9) Pembuatan Sandwich Dye-sensitized Solar Cell
Lapisan  sandwich  terdiri  dari  elektroda  kerja,  elektrolit dan  elektroda  pembanding.  Sisi-sisi  elektroda  pembanding dilapisi  dengan  pembatas  plastik.  Kemudian  diisi  elektrolit dan ditutup rapat dengan elektroda kerja.
Gambar 7. Sandwich DSSC

## 10) Pengujian Sandwich Dye-sensitized Solar Cell
Karakterisasi  arus  dan  tegangan  (I-V)  pada  DSSC menggunakan  I-V  meter  menghasilkan  data  luaran  dari  I-V meter berupa nilai arus dan tegangan. Perlakuan yang diberikan adalah  memberikan  tegangan  input  127,2  W/m 2 pada  kondisi disinari cahaya matahari langsung.
C. Diagram Alir
Gambar 8. Diagram Alir Penelitian

## III. ANALISA DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Data
Pengujian  absorbansi dye klorofil  dilakukan  dengan menggunakan  Spektrofotometer  UV-VIS    pada  rentang panjang gelombang 250-800 nm.
Dihasilkan  TiO 2 fase  anatas  dengan  struktur  tetragonal ditandai puncak 2Tetha tertinggi pada sudut 25.31°. Dilakukan pengujian  arus  dan  tegangan  yang  dihasilkan  DSSC menggunakan  I-V  Meter  setelah  satu  bulan  fabrikasi  dan didapatkan hasil pada tabel 1.
Gambar 9. Absorbansi Dye Klorofil
Gambar 10. Hasil XRD TiO 2 Fase Anatas Menggunakan Match Tabel 1. Efisiensi DSSC

## B. Pembahasan
Puncak  ( peak )  absorbansi  tertinggi  pada  Gambar  10 menandakan  penyerapan  foton  yang  semakin  besar  pada panjang gelombang 375-425 nm. Hasil yang hampir sama juga didapatkan  oleh  Puspitasari  (2013)  dengan  puncak  absorbansi klorofil  terletak  pada  328-400  nm  [3].  Setelah  didapatkan absorbansi dye ,  dengan  menggunakan  metode Tauc  plot diperoleh  energi  celah  sebesar  2,7  eV.  Selain  itu,  dengan memanfaatkan  hasil  karakterisasi  XRD  didapatkan  ukuran TiO 2 yang telah disintesis dihasilkan sebesar 133,7691 Å  atau 13 nm.
Tampak pada Gambar 11 bahwa DSSC dengan ketebalan lapisan  10  μm  menunjukkan  nilai  V oc dan  J sc yang  cukup besar sehingga efisiensi ketebalan 10 μm sebesar 0,114%.

## IV. KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  penelitian,  didapatkan  kesimpulan  yaitu efisiensi ketebalan 10 μm sebesar 0,114%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] G. Widayana, “Pemanfaatan Energi Surya,” UNDIKSHA, 2012.
[2] S. R, “Photovoltaic Modules of Dye Solar Cells,”  University  of Freiburg, 2006.
[3] N. Puspitasari, “Studi Awal Pembuatan Prototipe Dye Sensitized Solar  Cell  (DSSC)  Menggunakan  Ekstraksi  Rosela  (Hibiscus Sabdariffa)  sebagai  Dye  Sensitizer  dengan  Variasi  Luas Permukaan Lapisan TiO2,” ITS, 2012.
[4] P. S. H. Maulana, E. S. T., M. T., M. Eng., Sembiring, M. Aulia Rahman,  “Pengaruh  Variasi  Ketebalan  Titanitum  Dioksida Terhadap Daya Keluaran DSSC,” Universitas Brawijaya, 2015.
No. Ketebalan V oc (V) J sc (mA/cm 2 ) P max (mW) FF η (%) 1. 10 0,318 0,1030 0,0145 0,432 0,114
[5] K. M.-R. 2009 Kook, Lee Jin, Jeong Bo-Hwa, Jang Sung-il, Kim Young-Guen,  Jang  Yong-Wook,  Lee  Su-Bin,  “Preparations  of TiO2  pastes  and  its  application  to  light-scattering  layer  for  dye- sensitized solar cells,” J. Ind. Eng. Chem. , pp. 724–729, 2009.