ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 15 (1) (2012) : 29 – 35
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Penentuan Efisiensi DSSC ( Dye-Sensitized Solar Cell ) yang Dibuat dari Semikonduktor ZnO yang Diemban Fe 3+ Melalui Metode

## Presipitasi
Devi Maryani a , Gunawan a* , Khabibi b
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: gunawan@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t
Keywords: ZnO semiconductor, Fe 3+ doping, DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell), precipitation method, rosella, (Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O
A  research  on  the  determination  of  the  efficiency  of  DSSC  (Dye-Sensitized  Solar  Cell) made from ZnO semiconductor doped with Fe 3+ through precipitation method has been conducted.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  character  of  ZnO semiconductors synthesized with variations in doping concentration of Fe 3+ 0; 1.0; 1.5 and 2.0% which were synthesized from Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O precursors with Fe 3+ dopants and to  determine  the  efficiency  of  DSSC.  The  synthesis  of  the  semiconductor  material  was carried out by mixing zinc acetate, oxalic acid, sodium hydroxide and aquadest as a solvent with a pH of 6.2-6.4, followed by stirring with a magnetic stirrer at 500 rpm for 12 hours, washing with aquades and acetone, drying at temperature of 100°C for 30 minutes, and calcination at 450°C for 4.5 hours. The size of the ZnO semiconductor doped by Fe 3+ 0 and 2.0% was around 71.43 nm and the cross sections were 12.86 and 8.57 μm. The production of ZnO-based synthesized semiconductor doped by Fe 3+ provided an efficiency value of 0.225 x 10 -3 , 0.03173 x 10 -3 , 0.02810 x 10 -3 and 0.0528 x 10 -3 %.

## A b s t r a k
Kata kunci: semikonduktor ZnO, doping Fe 3+ , DSSC ( Dye- Sensitized Solar Cell ), metode presipitasi, rosella,
(Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O.
Telah dilakukan penelitian tentang penentuan efisiensi DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell) yang  dibuat  dari  semikonduktor  ZnO  yang  didoping  dengan  Fe 3+ melalui  metode presipitasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan karakter semikonduktor ZnO yang disintesis dengan variasi konsentrasi doping Fe 3+ 0; 1,0; 1,5 dan 2,0% yang disintesis dari  prekursor  Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O  dengan  dopan  Fe 3+ dan  menentukan  efisiensi  DSSC. Sintesis  bahan  semikonduktor  dilakukan  dengan  mencampurkan  seng  asetat,  asam oksalat,  natrium  hidroksida,  dan  akuades  sebagai  pelarutnya  dengan  pH  6,2-6,4 dilanjutkan dengan pengadukan dengan pengaduk magnetik dengan kecepatan 500 rpm selama  12  jam,  pencucian  dengan  akuades  dan  aseton,  pengeringan  pada  temperatur 100°C  selama  30  menit,  dan  kalsinasi  pada  temperatur  450°C  selama  4,5  jam.  Ukuran semikondukter ZnO teremban Fe 3+ 0 dan 2,0% berkisar 71,43 nm dan penampang lintang 12,86  dan  8,57  µm.  Pembuatan  semikonduktor  sintesis  berbasis  ZnO  terdoping  Fe 3+ memberikan nilai efisiensi yaitu 0,225 x 10 -3 , 0,03173 x 10 -3 , 0,02810 x 10 -3 dan 0,0528 x 10 -3 %.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 15 (1) (2012) : 29 – 35

## 1. Pendahuluan
Meningkatnya  permintaan  akan  bahan  bakar minyak, tetap harus memikirkan efek dari meningkatnya penggunaan  bahan  bakar  fosil  pada  lingkungan. Penggunaan  bahan  bakar  fosil  menyebabkan  polusi udara  dan  air.  Sisa  pembakarannya  berupa  karbon dioksida  berkontribusi  9-26%  terhadap  efek  global rumah  kaca.  Kemajuan  yang  signifikan  telah  berhasil dilakukan untuk mengembangkan teknologi energi yang dapat  diperbaharui,  seperti  sel  surya  bahan  bakar  ( fuel cells ) dan biofuel cell. Sumber energi alternatif tersebut sempat  terpinggirkan  di  masa  lalu,  diharapkan  dengan pengembangan  teknologi  baru  dapat  membuat  sumber energi  alternatif  tersebut  menjadi  lebih  mudah diaplikasikan dan dapat bersaing dengan sumber energi fosil sehingga memungkinkan untuk beralih dari energi fosil ke sumber energi alternatif sebagai sumber energi utama.  Energi  surya  dianggap  sebagai  salah  satu  solusi terbaik untuk menghadapi masalah energi dan tantangan lingkungan  sebagai  sumber  energi  yang  bebas-karbon [1].
Indonesia  yang  terletak  di  khatulistiwa  memiliki potensi energi surya yang luar biasa besar, yang sayang sekali  jika  tidak  dimanfaatkan.  Efek photovolta pertama kali  ditemukan  oleh  Becquerel  pada  tahun  1839. Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit [2]. Pada  tahun  1954,  Trio  Bell  laboratories,  Chapin,  Fuller dan Pearson, menemukan sebuah fenomena p-n Juction yang  dapat  mengubah  radiasi  sinar  matahari  menjadi listrik pertama kalinya dan material yang dipergunakan yaitu  silikon  (Si).  Menurut  Ma  dan  Kuang  [3],  dalam beberapa  tahun  belakangan  ini  DSSC  TiO 2 yang dikembangkan  telah  menarik  banyak  perhatian  karena biayanya  yang  murah dan  pembuatannya  mudah.  DSSC TiO 2 terdiri dari  elektroda semikonduktor dengan  celah pita yang lebar seperti TiO 2 yang dilapiskan pada substrat kaca konduktor yang disensitasi dengan R(dcbipy)2(NCS),  sebuah  elektroda  perlawanan,  dan elektrolit  redoks  I - /I 3 - .  Penelitian  ini  telah  berhasil menghasilkan  efisiensi  konversi  energi  listrik  besar kurang lebih 10% [2]. Kinerja dari DSSC seperti ini sangat bergantung  pada dye dan  oksida.  Banyak  penelitian berfokus  pada  oksida  semikonduktor  nanopartikel dikarenakan area permukaan efektif mereka yang besar untuk  penyerapan  molekul dye ,  sehingga  akan membantu penyerapan cahaya untuk mengubah menjadi energi  listrik  [4].  ZnO  merupakan  material  yang menjanjikan  untuk  aplikasi Dye-Sensitized  Solar  Cell (DSSC) [5].
Metode preparasi elektroda semikonduktor memiliki  peranan  yang  sangat  penting  pada  kinerja DSSC, banyak metode dapat digunakan untuk preparasi elektroda  ZnO  seperti  sol-gel,  hidrotermal,  spray pyrolisis, kopresipitasi, sonokimia dan presipitasi [6, 7]. Diantara  teknik-teknik  tersebut  metode  yang  akan digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  presipitasi. Dibandingkan  metode  lainnya,  metode  presipitasi langsung  memberikan  cara  yang  mudah,  murah,
nanopartikel  yang  disintesis  menggunakan  presipitasi memiliki aktifitas fotokatalitik daripada metode lainnya.
Penelitian  pembuatan  bahan  semikonduktor  ZnO yang didoping dengan variasi konsentrasi Cu=0,0, 25 dan 50% pada DSSC yang telah dilakukan oleh Muslimin [6], ternyata memiliki kelemahan yaitu keberadaan logam Cu yang  tidak  melimpah  di  alam  dan  tidak  diketahui  nilai efisiensi DSSC, sehingga penelitian ini dilakukan dengan mengganti  logam  Cu  dengan  logam  Fe  karena keberadaan  logam  Fe  lebih  melimpah  di  alam dibandingkan  logam  Cu  dan  dilakukan  dengan  variasi konsentrasi doping Fe 3+ =0,0, 1,0, 1,5, dan 2.0%.
Pada penelitian ini dilaporkan bahan semikonduktor ZnO  yang  disintesis  dengan  variasi  konsentrasi  doping Fe=0,0,  1,0,  1,5,  dan  2,0%  dari  bahan  awal  (prekursor) (Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O)  dan  asam  oksalat  dihidrat  dengan pelarut  air  yang  di  doping  Fe 3+ menggunakan  metode presipitasi  dengan sensitizer dari  rosela  yang  akan menentukan efisiensi pada DSSC.

## 2. Metode Penelitian

## Alat & Bahan
Beker  glass,  Pengaduk,  Timbangan  digital  OHAUS, Pemanas  stirrer,  Corong,  Kertas  saring,  termometer, penjepit,  isolasi,  mortar,  pH  meter,  cawan  porselin, multimeter digital (Krisbow),pipet tetes, spektrofotometri  serapan  ultraungu  dan  tampak  (UV- Vis),  spektoskopi  inframerah  (IR),  Scanning  Electron Microscopy  (SEM),  dan  Difraksi  Sinar-X  (XRD). (Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O) (proanalis, Merc), Akuades, (FeCl 3 .6H 2 O)  (proanalis,  Merck),  NaOH  (proanalis, Merck), (H 2 C 2 O 4 .2H 2 O) (proanalis, Merck), PEG 4000 pro analisis  dari  Merck,  Kloroform  (proanalis,  Merck), Kalium  Iodida,  Iodine  (I 2 ),  Asetonitril,  PVA,  Bunga rosella, metanol, aseton, FTO, Kabel, scoth tape .
Sintesis semikonduktor ZnO terdoping Fe 0,0, 1,0, 1,5, 2,0% melalui metode presipitasi
Sintesis semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, 1,0, 1,5,  dan  2,0%  menggunakan  metode  presipitasi dilakukan  dengan  langkah-langkah  sebagai  berikut: Sebanyak 190 mL larutan seng(II)asetat 0,1 M ditambah 150  mL  asam  oksalat  0,15  M  secara  perlahan-lahan sambil  diaduk  dengan  magnetic  stirrer.  Campuran diaduk  selama  12  jam,  pH  larutan  diatur  dengan penambahan asam oksalat sampai pH= 6,2-6,4. Endapan kemudian  disaring  dan  dicuci  dengan  akuades  dan aseton.  Garam  oksalat  yang  diperoleh  kemudian dikeringkan  pada  100°C-120°C  kemudian  dikalsinasi pada  450oC  selama  4,5  jam.  Prosedur  tersebut  diulang kembali  untuk  sintesis  semikonduktor  ZnO  terdoping Fe 3+ 1,0, 1,5, dan 2,0%. Hanya saja, sebelum ditambahkan larutan  oksalat  ke  dalam  larutan  seng,  dilakukan penambahan  larutan  besi  (III)  klorida  0,1  M  ke  dalam larutan seng asetat sebagai dopan.
Pembuatan pasta ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, 1,0, 1,5, 2,0%.
Pasta dibuat dengan serbuk PVA sebanyak 0,5 gram dicampur  dengan  4,5  mL  akuades  yang  kemudian dipanaskan  pada  suhu  80°C  diaduk  secara  teratur,
kemudian  masing-masing  dimasukkan  serbuk  ZnO doping Fe=0,0, 1,0, 1,5, dan 2,0% sebanyak 4,5 gram. PVA berfungsi sebagai pengikat dalam pembuatan pasta ZnO doping  Fe=0,0,  1,0,  1,5,  dan  2,0%  dan  dilakukan pengadukan sampai campuran tercampur sempurna.

## Teknik pelapisan
Kaca FTO diambil dan sisi tersebut kemudian dilapisi dengan pasta sampai merata dengan metode doctor blade Dikeringkan dengan hotplate pada suhu 30-40oC selama 1  jam.  Setelah  itu  dilakukan  pendinginan  pada  suhu kamar.  Pasta  ZnO  doping  Fe 3+ =  0,0,  1,0,  1,5,  dan  2,0% tersebut  kemudian  direndam  dalam  larutan  zat  warna (dye) selama 30 menit.

## Pembuatan larutan zat warna
Bunga  rosela  digerus  dengan  mortar  kemudian ditambahkan  metanol  sebanyak  20  mL.  Larutan  dye didiamkan  selama  24  jam.  Larutan  kemudian  disaring dengan kertas saring.

## Pembuatan elektroda perlawanan karbon
Sebagai  sumber  karbon  digunakan  grafit  dari baterai.  Grafit  digerus  dengan  menggunakan  mortar sampai halus. Sebanyak 0,5 gram serbuk PVA dicampur dengan 4,5 mL akuades yang kemudian dipanaskan pada suhu  80°C  sampai  tercampur  sempurna.  Kemudian  di dalam  campuran  tersebut  ditambahkan  sebanyak  4,5 gram  grafit  karbon. Hasil  campuran  tersebut  kemudian dilapiskan  pada  bagian  konduktif  kaca,  setelah  itu dipanaskan pada suhu 450°C selama 15 menit.

## Pembuatan elektrolit gel
Elektrolit padat berbasis polimer PEG (polyethylene glycol)  dengan  berat  molekul  (BM)  4000.  Sebanyak  7 gram  PEG  dilarutkan  dengan  25  mL.  Kloroform  hingga membentuk gel, selanjutnya dimasukkan beberapa tetes larutan  KI/I2  yang dibuat dengan  mencampurkan  0,8  g (0,5 M) KI ke dalam 10 mL asetonitril kemudian diaduk dan ditambahkan 0,127 g (0,05 M) dan iod (I2) ke dalam larutan  tersebut.  Campuran  tersebut  diaduk  dengan pengaduk  magnet  sambil  dipanaskan  pada  suhu  80°C selama satu jam hingga homogen dan membentuk gel.

## Perakitan DSSC
Setelah  masing-masing  komponen  DSSC  telah selesai  dibuat,  maka  langkah  perakitan  untuk membentuk sel surya adalah sebagai berikut:
1. Pada  kaca  FTO  dibersihkan  terlebih  dahulu  dari kotoran  yang  menempel  dengan  menggunakan etanol, setelah itu dikeringkan selama 15 menit pada suhu 100oC. Agar struktur selnya mantap sepasang substrat  ukuran  4  x  3  cm2  dilakukan  perekatan dengan Scoth tipe, pada sisinya sehingga tersisa 3 x 2 cm2 ditengah substrat.
2. Substrat  pertama  diambil  dan  sisi  tersebut kemudian  dilapisi  dengan  pasta  sampai  merata dengan metode doctor blade
3. Dikeringkan  dengan  hotplate  pada  suhu  30-40oC selama  1  jam.  Selanjutnya  substrat  yang  dilapisi Fe 2 O 3 /ZnO
4. Pasta ZnO doping Fe=0,0, 1,0, 1,5, dan 2,0% tersebut kemudian direndam dalam larutan zat warna (dye) selama 30 menit sehingga Pasta ZnO doping Fe=0,0, 1,0, 1,5, dan 2,0% berwarna hijau.
5. Lapisan  ZnO  dan  Fe 2 O 3 /ZnO  kemudian  ditutup dengan Elektroda perlawanan karbon (elektroda-n) dan  dijepit  pada  kedua  sisinya  dengan  struktur sandwich.
6. Pelapisan  elektrolit  gel  PEG  disela-sela  kedua elektroda yang telah dilapisi gel polimer PEG.

## Pengukuran efisiensi DSSC
Kinerja sel surya lapis tipis ZnO yang tersensitasi zat warna  alami  dilakukan  melalui  pengukuran  arus. Rangkaian  pengukuran  sel  surya  sistem  sandwich dilakukan  dengan  potensiometer,  multimeter dan  sinar matahari sebagai sumber cahaya dengan intensitas 760 Lux (0,1113 watt/cm2).

## Spektrofotometri serapan ultraungu dan tampak (UV- Vis)
Karakterisasi serapan larutan zat warna (dye) rosella ( Hibiscus sabdariffa L.) dianalis dengan spektrofotometer UV – Vis  pada  panjang  gelombang  400 – 800  nm. Pengujian dilakukan di BPIK Semarang.

## X-Ray Difrfraction (XRD)
Karakterisasi  fase  kristal  semikonduktor  ZnO dilakukan  melalui  metoda  analisis  difraksi  sinar  X dengan  radiasi  Cu  K α (1,54056  A).  Difraktometer  yang dihasilkan  dibandingkan  dengan  data  standar  sintesis ZnO.  Pengujian  dilakukan  di  laboratorium  XRD, Universitas Gajah Mada (UGM).

## Scanning Electron Microscope (SEM)
Karakterisasi  morfologi  dan  tampang  lintang  lapis tipis dilakukan dengan menggunakan alat SEM JSM-35C yang  terdapat  di  PPGL  Bandung.  Kondisi  perbesaran morfologi permukaan 10,000X serta perbesaran tampang lintang 1,000X dan untuk sampel satu lapis tipis sintesis ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, dan 2,0%.

## Spektoskopi Inframerah (FT-IR)
Karakterisasi  inframerah  dilakukan  pada  bunga rosella serta pewarna – lapis tipis
ZnO  doping  Fe=  0%  dan  2%  hasil  adsorpsi  pada bilangan  gelombang  4000 – 400  cm -1 .  Pengujian dilakukan  di  Laboratorium  Kimia  Organik  Universitas Gajah Mada (UGM) Yogyakarta.

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Sintesis bahan semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, 1,0, 1,5, 2,0% melalui metode presipitasi.
Perlakuan  awal  dalam  penelitian  ini  dengan pembuatan  Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O  0,1  M,  FeCl 3 .6H 2 O  0,1  M, C 2 H 2 O 4 .2H 2 O  0,15  M,  dan  NaOH  1  M  yang  dicampur
menjadi satu. Pada penelitian sebelumnya, diketahui pH optimum  untuk  pengendapan  seng  oksalat  dari  seng asetat  adalah  6,2-6,4.  Hasil  yang  diperoleh  pada pencampuran  seng  asetat  dihidrat,  asam  oksalat  dan natrium hidroksida. adalah larutan yang berwarna putih keruh. Setelah  itu  padatan  seng oksalat  di  oven dengan suhu  100°C  yang  bertujuan  untuk  menghilangkan  H 2 O yang  masih  terdapat  dalam  larutan  sehingga meningkatkan  viskositas  larutan  yang  dihasilkan.  Di mana reaksinya adalah sebagai berikut
Pembentukan  ZnO  dari  Zn-oksalat  dilakukan dengan  kalsinasi  pada  suhu  450°C  selama  4,5  jam.  Di mana reaksinya adalah sebagai berikut:
Sedangkan  pada  reaksi  pembentukan  ZnO  setelah didoping Fe adalah sebagai berikut:
Reaksi pada saat kalsinasi :
Perbedaan  warna  yang  dihasilkan  setelah  kalsinasi adalah  untuk  ZnO  warna  tetap  putih.  Sedangkan  yang didoping  dengan  Fe 3+ mula-mula  berwarna  kuning kemerahan setelah dikalsinasi menjadi kuning muda.

## Karakterisasi larutan zat warna (dye) menggunakan UV-Vis
Hasil bahwa puncak panjang gelombang maksimum dan  rosella  sebesar  508,5  nm  yang  merupakan  transisi elektronik dengan absorbansi 0,151  panjang gelombang yang didapat berbeda dari hasil penelitian  [8] yaitu 515 nm  dan  hasil  dari  Wongcharee dkk. [9]  yaitu  520  nm. Larutan  dye  yang  dianalisis  mempunyai  pH  =  2,  dalam suasana  asam  sianin  berwarna  merah  dan  memiliki ikatan absorpsi kuat. Antosianin yang terkandung dalam bunga rosella adalah kompleks delfinidin dan sianidin.

## Pelapisan elektroda dengan teknik doctor blade
Pasta  ZnO  yang  telah  disiapkan  dapat  dilapiskan pada permukaan substrat kaca FTO (Fluorine doped Tin Oxide) yang nantinya berfungsi sebagai elektroda kerja. Sebelum  dilapisi,  kaca  penghantar  yang  telah dibersihkan diukur hambatannya dengan menggunakan multimeter  dan  diperoleh  hambatan  untuk  tiap  kaca penghantar yang hendak digunakan berkisar antara 10- 20  ohm/cm2  dan  dengan  ketebalan  2x2  mm.  Metode pelapisan yang dipilih dalam penelitian ini adalah teknik doctor  blade  yaitu  teknik  pelapisan  dengan  menyebar pasta  pada  permukaan  kondukting  substrat  dengan menggunakan pengaduk. Pada batas tepi kaca direkatkan scotch  tape  yang  bertujuan  sebagai  ukuran  luasan  kaca
yang akan dilapisi. Selain itu, batas tepi bekas scotch tape yang  tidak  terlapisi  suspensi  ZnO  tersebut  dapat digunakan  untuk  memasangkan  kabel  yang  akan dihubungkan dengan sirkuit sehingga sel dapat diukur.
Karakteristik semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, 1,0, 1,5, 2,0%

## Karakterisasi spektofotometri inframerah (FT-IR)
Hasil  analisis  pengukuran  sampel  dengan Fourier Transform  Infrared (FT-IR) dapat  Pada  gambar  IV.5 memperlihatkan spektra inframerah pada lapis tipis ZnO terdoping Fe 3+ 0,0 dan 2,0% sebelum tersensitasi oleh zat warna.
Hasil  spektra  inframerah  semikonduktor  ZnO terdoping  Fe 3+ 0,0  dan  2,0%  dapat  ditunjukan  pada gambar 1 dan gambar 2.
Gambar 1. ZnO terdoping Fe 3+ 0,0%
Gambar 2. ZnO terdoping Fe 3+ 2,0%
Karakterisasi semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, 1,0, 1,5, 2,0%
Spektroskopi  difraksi  sinar  X  ( X-ray  diffraction / XRD)  merupakan  salah  satu  metoda  karakterisasi material  yang  digunakan  untuk  mengidentifikasi  fasa kristalin  dalam  material.  Karakterisasi  dengan  difraksi sinar-X ini bertujuan untuk mengetahui fase kristal ZnO dan Fe 2 O 3 yang digunakan yaitu sintesis semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0, 1,0, 1,5, 2,0%. Pola difraksi dapat dilihat pada gambar 3.

## Gambar 3. Pola XRD
Pada  gambar  3  dapat  dilihat  bahwa  sintesis semikonduktor  ZnO  pada  semua  pola-pola  XRD  yang mana mengindikasikan keberadaan ZnO (JCPDS No. 36- 1451)  pada  fase  kristal  wurzite  hexagonal  (zincite). Puncak-puncak  (peaks)  yang  mana  mengindikasikan keberadaan Fe 2 O 3 (JCPDS No. 33-0664) pada fase kristal hematite  dengan  penambahan  konsentrasi  Fe 3+ intensitas puncak  pada  fase  ini bertambah  dikarenakan oleh  pertumbuhan  kristal  dan  penguatan  kristalisasi. Pada  saat  yang  sama,  intensitas  puncak  dari  fase  ZnO berkurang mengindikasikan bahwa beberapa kation Fe 3+ yaitu  (0,64  Å)  itu  lebih  kecil  dari  Zn 2+ yaitu  (0,74  Å). Kelarutan  Fe 3+ rendah,  dan  rendahnya  kelarutan  Fe 3+ dapat dijelaskan oleh heterovalensi ion didalam kisi-kisi ZnO.  Difusi  kation  besi  adalah  laju  langkah  pembatas pada reaksi presipitasi dari ZnO dengan Fe 2 O 3 .
Ion-ion  Zn 2+ dari  Zink  reguler  (ZnZn)  dapat bermigrasi ke arah permukaan yang kosong, sedangkan ion-ion  Fe 3+ dari  lapisan  permukaan  Fe 2 O 3 difusi  ke kristal ZnO. Namun karena konsentrasi Fe 3+ terlalu kecil sehingga  tidak  terlihat  peak  Fe 2 O 3 .  Keberadaan  puncak Fe 2 O 3 menunjukkan  bahwa  komposisi  fase  masih merupakan  gabungan  dari  fase-fase  ZnO  dan  Fe 2 O 3 ukuran rata-rata dari kristal ZnO dihitung menggunakan rumus  persamaan  Scherrer  berdasarkan  nilai  FWHM (Full Width and Half Maximum)
Untuk mengetahui kristal serbuk dari ZnO terdoping Fe 0,0, 1,0, 1,5, dan 2,0% digunakan persamaan Scherrer sebagai berikut:
Di mana λ adalah panjang gelombang radiasi ( Ȧ ), β adalah Full  Widht at  Half  Maximum  (rad) dan θ adalah sudut  Bragg  (o)  dan  D  adalah  jarak  kisi  kristal (Angstrom).
Karakterisasi morfologi lapis tipis ZnO terdoping Fe 3+ 0,0 dan 2,0%
Pengujian  SEM  ini  digunakan  untuk  mensintesis untuk meneliti morfologi bentuk suatu material. Gambar 4  dan  5  akan  menunjukkan  hasil  SEM  dari  sampel  ZnO terdoping Fe 3+ 0,0 dan 2,0%.
Gambar 4.. a. Morfologi permukaan lapis tipis sintesis semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0% dan doctor blade perbesaran 10,000X b. Penampang lintang lapis tipis sintesis semikonduktor ZnO terdoping Fe 3+ 0,0% dan doctor blade perbesaran 1,000X
Gambar 5. a.Morfologi permukaan lapis tipis ZnO terdoping Fe 3+ 2,0% dan teknik doctor blade perbesaran 10,000X dan b. Penampang lintang lapis tipis ZnO terdoping Fe 3+ 2,0% dan teknik doctor blade perbesaran 1,000X
Karakterisasi FTIR ZnO terdoping Fe 3+ 0,0 dan 2,0%- Zat warna
Gambar 6. spektra FT-IR ZnO terdoping Fe 3+ 0,0%-Zat warna
Gambar 7. spektra FT-IR ZnO terdoping Fe 3+ 2,0%- Zat warna

## Penentuan efisiensi DSSC ( Dye-Sensitized Solar Cell)
Tabel 2: Hasil pengukuran arus - tegangan sel surya pada  pasta  ZnO  dengan  variasi  konsentrasi  doping  Fe 3+
0,0, 1,0, 1,5, dan 2,0% Hasil Pengukura n Persentasi Konsentrasi Fe pada ZnO 0,0% 1,0% 1,5% 2,0% V OC (mV) 29,3 13,6 10,9 20,4 I SC µA 75 38 30 30 V MPP (mV) 24,852 9,939 8,148 12,671 I MP (mA)x10 -3 60,397 21,364 23,07 27,835 FF 0,6735 0,410 0,574 0,576 P MAX (W) 1480,01 6x10 -9 211,888 x10 -9 187,698 x10 -9 352,512
x10 -9 µ (%) 0,225x1 0 -3 0,03173 x10 -3 0,02810 x10 -3 0,0528 x10 -3
Pada  penelitian  ini  dihasilkan  ZnO  terdoping  Fe 3+ 0,0% atau ZnO memiliki nilai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan  pada  ZnO  terdoping  Fe 3+ 2,0%  atau Fe 2 O 3 /ZnO.  Namun  didapatkan  VOC  pada  ZnO  dengan konsentrasi  dopan  Fe  =  2,0%  lebih  besar  daripada  ZnO yang  didoping  Fe 3+ 1,0,  1,5,  2,0%.  Efisiensi  yang  relatif tinggi  didapatkan  pada  elektroda  ZnO  yang  disensitasi rosela  disebabkan  oleh  tingginya  transparasi  film  ZnO dibandingkan  dengan  film  Fe 2 O 3 ,  yang  mana menghasilkan  berkurangnya  elektron  yang  menghilang pada  permukaan  diantara  film  ZnO  dan  FTO. Penambahan Fe 2 O 3 pada film dari konsentrasi Fe 3+ = 1,0, 1,5, dan 2,0% akan menyebabkan berkurangnya ISC, VOC dan  efisiensi  sel  berbasis  Fe 2 O 3 .  Rendahnya  nilai  dari efisiensi  konversi  energi  yang  didapatkan  dari  sel berbasis  Fe 2 O 3 dapat  disebabkan  oleh  tingginya hambatan  internal  pada  sel  yang  mana  dapat mengurangi pergerakan kontinu dari aktual reduksi I3- pada  permukaan  elektroda  selain  itu  energi  celah  pita (band  gap)  kemungkinan  memiliki  peran  yang  sangat penting  pada  peningkatan  VOC  pada  sel  berbasis  ZnO sementara  itu  bertambahnya  energi  band  gap  pada semikonduktor  yang  digunakan  pada  DSSC  dapat memberikan  kelebihan  untuk  menekan  rekombinasi charge diantara elektrolit yang tereduksi dan exited hole. Energi celah pita pada ZnO, sebagai mana yang dihitung dari pengukuran optikal, kurang lebih 3,2 eV lebih tinggi dibandingkan  pada  Fe 2 O 3 2,2  eV  yang  mana  dapat
meningkatkan  dan  dapat  membawa  pada  peningkatan VOC dari DSSC [4].

## 4. Kesimpulan
Karakterisasi  menggunakan  XRD  dihasilkan  fase wurzite  hexsagonal  dan  Hematite  dengan  ukuran  kira- kira  20-30  nm,  SEM  didapatkan  ukuran  rata-rata  pori ZnO  terdoping  Fe 3+ 0,0%  71,43  nm  dan  penampang lintang lapis tipisnya 12,86 µm sedangkan ukuran rata- rata  pori  ZnO  terdoping  Fe 3+ 2,0%  71,43  nm  dan penampang  lintang  lapis  tipisnya  sekitar  8,57  µm. Pengaruh pembuatan sintesis ZnO yang didoping dengan variasi konsentrasi Fe 3+ = 0,0, 1,0, 1,5, dan 2,0% dengan metode  presipitasi  dengan  teknik  doctor  blade  dapat memberikan  efisiensi  yaitu  0,225x10-3,  0,03173x10-3, 0,02810x10-3 dan 0,0528x10-3%.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Qifeng  Zhang,  Christopher  S  Dandeneau,  Xiaoyuan Zhou,  Guozhong  Cao,  ZnO  Nanostructures  for  Dye ‐ Sensitized  Solar  Cells, Advanced  Materials ,  21,  41,
(2009)
4087-4108 http://dx.doi.org/10.1002/adma.200803827
[2]  M Grätzel, AJ McEvoy, Principles and applications of dye  sensitized  nanocrystalline  solar  cells  (DSC), Asian J. Energ. Env , 5, (2004) 197-210
[3]  Ding  Ma,  Zhiming  Kuang,  Modulation  of  radiative heating  by  the  Madden ‐ Julian  Oscillation  and convectively  coupled  Kelvin  waves  as  observed  by CloudSat, Geophysical Research Letters , 38, 21, (2011)
[4]  SM Reda, Synthesis of ZnO and Fe 2 O 3 Nanoparticles by  Sol – Gel  Method  and  Their  Application  in  Dye- Sensitized  Solar  Cells, Materials  Science  in Semiconductor  Processing ,  13,  5,  (2010)  417-425 http://dx.doi.org/10.1016/j.mssp.2011.09.007
[5]  G  Pérez-Hernández,  A  Vega-Poot,  I  Pérez-Juárez, JM  Camacho,  O  Arés,  V  Rejón,  JL  Pena,  G  Oskam, Effect  of  a  Compact  ZnO  Interlayer  on  The Performance  of  ZnO-Based  Dye-Sensitized  Solar Cells, Solar  Energy  Materials  and  Solar  Cells ,  100,
(2012) 21-26
http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2011.05.012
[6]  Muslimin,  Sintesis  Nanosized  CuO/ZnO  dan Pemanfaatannya  sebagai  Sumber  Energi  Alternatif Solar  Cell,  Skripsi,  Kimia,  Universitas  Negeri Semarang, Semarang
[7]  Seema Rani, Poonam Suri, PK Shishodia, RM Mehra, Synthesis of nanocrystalline ZnO powder via sol – gel route  for  dye-sensitized  solar  cells, Solar  Energy Materials  and  Solar  Cells ,  92,  12,  (2008)  1639-1645 http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2008.07.015
[8]  R.A.  Marwati,  Penggunaan  Bunga  Rosella  ( Hibiscus sabdariffa  L. )  Sebagai  Dye-Sensitized  dalam  Proses Pembuatan  Solar  Cell  dengan  TiO 2 dan  Carbon,
Skripsi Departemen Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang
[9]  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 http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2006.11.005