Pengaruh Waktu terhadap Efisiensi Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)
Sistha Ridha Alfidharisti, Fahru Nurosyid * , dan Yofentina Iriani Program Studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
* Email: nurosyid@yahoo.com

## ABSTRACT
This study reported the influence of times on the efficiency of Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). The electrode  spacings  of  DSSC  were  varied  by  two  variations,  76  μm  and  114  μm.  The  DSSC  was characterized  using  Keithley  I-V  Meter  for  over  twenty-one  days  with  changing  over  seven  days  to know the stability of DSSC. DSSC  with electrode spacing of 76 µm was stable for seven days  with efficiency  of  0.0347  %.  The  spacings  of  114  µm  was  stable  for  fourteen  days  with  efficiency  of 0.0117%.
Keywords: DSSC, electrode spacing, I-V characterization, efficiency, stability

## ABSTRAK
Penelitian ini mengkaji pengaruh waktu  terhadap effisiensi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Jarak elektroda  divariasi  sebesar 76 µm dan 114 µm. Karakterisasi sifat listrik  menggunakan Keithley I-V meter  yang  dilakukan  selama  21  hari  dengan  selang  7  hari  untuk  mengetahui  kestabilannya. Karakterisasi I-V dengan  selang  waktu  pengukuran  menunjukkan  bahwa  DSSC  dengan  jarak elektroda 76 µm stabil hingga hari ke-7 dengan efisiensi 0,0347%. Pada jarak 114 µm stabil hingga hari ke-14 dengan efisiensi 0,0117%.
Kata kunci: DSSC, jarak elektroda, karakterisasi I-V , efisiensi, kestabilan

## PENDAHULUAN
Teknologi  sel  surya  banyak  menarik  perhatian  karena  kemampuannya  dalam  mengubah energi matahari menjadi energi listrik tanpa menyebabkan polusi lingkungan [1] . Sel surya yang  sering  digunakan  saat  ini  adalah  sel  surya  generasi  pertama  yaitu  yang  terbuat  dari bahan  silikon.  Penggunaan  sel  surya  ini  masih  relatif  mahal  karena  pembuatannya  yang menggunakan  suhu  tinggi  dan  proses  vakum [2] .  Penelitian  sel  surya  terus  berkembang seiring  dengan  berjalannya  waktu,  salah  satunya  penemuan Dye-Sensitized  Solar  Cell (DSSC) pada tahun 1991 oleh O’Reagen dan Gratzel. DSSC merupakan sel surya generasi ketiga, dimana pada sel surya ini tersensitasi dye atau zat warna [3-5] . Sejak penemuannya pada  tahun  1991,  DSSC  banyak  menarik  perhatian  karena  biaya  pembuatannya  yang murah,  teknik  fabrikasinya  sederhana,  dan  ramah  lingkungan [6-7] .  Efisiensi  sel  surya merupakan  hal  yang  paling  penting  untuk  mengetahui  kemampuannya  dalam mengkonversi  cahaya  menjadi  energi  listrik.  Walaupun  efisiensi  yang  dihasilkan  DSSC masih relatif lebih kecil dibandingkan dengan sel surya silikon, banyak potensi yang masih bisa dikembangkan untuk meningkatkan efisiensinya [8] .
DSSC  terdiri  dari  substrat Transparent  Conductive  Oxide (TCO)  sebagai  elektroda  kerja dan  elektroda  lawan.  Elektroda  kerja  terdiri  dari  lapisan  semikonduktor  yang  dideposisi pada  sisi  konduktif  kaca  TCO,  sedangkan  katalis  dideposisi  pada  kaca  TCO  yang  lain sebagai  elektroda  lawan. Dye diadsorpsi  oleh  lapisan  semikonduktor  sebagai photosensitizer .  Kedua  elektroda  digabungkan  dengan  jarak  elektroda  tertentu  dengan struktur sandwich, kemudian diisi larutan elektrolit sebagai media transport elektron [9-10] .
Beberapa  penelitian  telah  dilakukan  untuk  meningkatkan  efisiensi  DSSC,  salah  satunya adalah  optimasi  larutan  elektrolit.  Grup  penelitian  Gratzel  mengatakan  bahwa  salah  satu kesulitan  untuk  mempertahankan  kestabilan  DSSC  adalah  dekomposisi  elektrolit [11] . Optimasi  larutan  elektrolit  dapat  dilakukan  dengan  cara  optimasi  jarak  elektroda  DSSC. Jarak  elektroda  mempengaruhi  jumlah  larutan  elektrolit  yang  diberikan.  Semakin  besar jarak  elektroda  maka  semakin  banyak  pula  larutan  elektrolit  yang  diberikan,  begitupun sebaliknya.  Larutan  elektrolit  akan  terus  berkurang  seiring  dengan  berjalannya  waktu sehingga mempengaruhi kestabilan DSSC.
Larutan  elektrolit  yang  sering  digunakan  terdiri  dari  pasangan  redoks  dari  I - dan  I 3 - . Triiodide  mereduksi  kembali  menjadi  iodide  oleh  elektron  dari  rangkaian  luar  dan menggantikan elektron yang tereksitasi pada dye [12] . Pemberian elektrolit yang berlebihan pada DSSC, akan menyebabkan degradasi pada dye sehingga mengurangi performa DSSC [5] . DSSC yang menggunakan dye sintesis seperti Ruthenium Complex memiliki stabilitas yang lebih lama dibandingkan dengan dye organik yang mudah terdegradasi [13] .
Seiring dengan berjalannya waktu, larutan elektrolit pada DSSC akan semakin berkurang sehingga  mempengaruhi  efisisensinya.  Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini  dilakukan karakterisasi I-V selama 21 hari dengan selang 7 hari untuk mengetahui kestabilan DSSC dengan variasi jarak elektroda.

## METODE
Kaca Fluoride-doped Thin Oxide (FTO) digunakan sebagai substrat untuk elektroda kerja dan  elektroda  lawan.  Substrat  yang  digunakan  sebagai  elektroda  lawan,  diberi  lubang sebagai masuknya larutan elektrolit dengan cara dibor. Substrat dibersihkan menggunakan ultrasonic  cleaner selama  10  menit.  Lapisan  semikonduktor  menggunakan  pasta  TiO 2 transparan. Pasta TiO 2 transparan diencerkan menggunakan etanol dengan perbandingan 1 gram: 1 ml kemudian diaduk dengan magnetic stirrer . TiO 2 dideposisi pada sisi konduktif kaca  FTO  dengan  luasan  aktif  0,5  cm  x  1  cm  menggunakan  metode screen  printing . Elektroda  kerja  di drying menggunakan hotplate pada  suhu  130 0 C  selama  10  menit, kemudian dideposisi kembali hingga 3 lapis dan di annealing pada suhu 500 0 C. Dye yang digunakan  adalah Dye Ruthenium  Complex N719.  Elektroda  kerja  direndam  dalam dye selama 24 jam.
Elektroda  lawan  dibuat  dari  platina  cair  yang  dideposisi  pada  substrat  menggunakan metode brush  painting kemudian  di drying menggunakan hotplate pada  suhu  250 0 C selama  10  menit.  Larutan  elektrolit  terdiri  dari  campuran potassium  iodide (KI), poly ethylene glycol (PEG) 400, and iodine (I 2 ). Larutan pertama dibuat dari 10 ml PEG dan 0,8 gram KI.  Larutan kedua dibuat dari 0,127 gram I 2 dan 10 ml PEG. Kedua larutan tersebut dicampur dan diaduk menggunakan magnetic strirrer selama [14] .
Elektroda lawan diberi spacer (jarak  elektroda)  yang memiliki ketebalan  76 µm  dan 114 µm  pada  sisi  yang  tidak  terdeposisi  platina.  Kedua  elektroda  disusun  menggunakan struktur sandwich dan  disuntikan  larutan  elektrolit  melalui  lubang  pada  elektroda  lawan. DSSC  dikarakterisasi  menggunakan Keithley  I-V  Meter dengan  penyinaran  1000  W/m 2 oleh lampu Xenon pada kondisi terang. Karakterisasi I-V dilakukan selama 21 hari dengan selang  7  hari.  Hal  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  kestabilan  dari  DSSC  dengan  variasi jarak elektroda berdasarkan selang waktu pengukuran.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
(a)
(b)
Gambar 1. Kurva I-V DSSC dengan  waktu pengukuran 1,7,14 dan 21 hari  (a) jarak elektroda 76 µm (b) jarak elektroda 114 µm
Semakin  besar  jarak  elektroda  DSSC,  maka  semakin  banyak  larutan  elektrolit  sehingga kestabilan DSSC semakin panjang. Pada penelitian ini terlihat bahwa DSSC dengan jarak elektroda 114 µm memiliki kestabilan yang lebih panjang. Pada karakterisasi I-V hari ke- 1,  efisiensi  DSSC  dengan  jarak  elektroda  114  µm  sangat  kecil  dikarenakan  jumlah elektrolit yang terlalu banyak. Waktu pengukuran DSSC mempengaruhi efisiensi karena seiring  dengan  berjalannya  waktu,  larutan  elektrolit  akan  semakin  berkurang  karena menguap.  Efisiensi  DSC  dengan  jarak  elektroda  114  µm  semakin  meningkat  seiring dengan  berkurangnya  larutan  elektrolit  hingga  mencapai  jumlah  optimum  dan  mulai mengalami penurunan pada hari ke-21.
Tabel 1. Parameter-parameter DSSC dengan Jarak Elektroda 76 µm
Dari  Gambar  1a  diperoleh  beberapa  parameter  DSSC  yang  ditunjukkan  oleh  Tabel  1. Efisiensi  DSSC  dengan  jarak  elektroda  76  meningkat  pada  hari  ke-7  kemudian  turun hingga  hari  ke-21  yang  disebabkan  oleh  mengeringnya  larutan  elektrolit.  Berdasarkan Tabel  1  DSSC  dengan  jarak  elektroda  76  µm  stabil  hingga  hari  ke-7  dengan  efisiensi 0,0347%.

## Tabel 2. Parameter-parameter DSSC dengan Jarak Elektroda 114 µm
Dari  Gambar  1b  diperoleh  beberapa  parameter  DSSC  yang  ditunjukkan  oleh  Tabel  2. Berdasarkan  Tabel  2  terlihat  bahwa  efisiensi  terbesar  DSSC  dengan  jarak  elektroda  114 µm  adalah  0,0396%  pada  hari  ke-14.  Efisiensi  DSSC  terus  meningkat  dari  hari  ke-7 hingga  hari  ke-14.    Hal  ini  menunjukkan  bahwa  DSSC  dengan  jarak  elektroda  114  µm stabil hingga hari ke-14.

## KESIMPULAN
Penelitian  tentang  pengaruh  selang  waktu  pengukuran  terhadap  efisiensi  DSSC  telah dilakukan.  Efisiensi  tertinggi  pada  pengujian  hari  ke-1  dan  ke-7  ada  pada  DSSC  dengan jarak elektroda 76 µm dengan efisiensi 0,0231% dan 0,0347%, hari ke-14 dan ke-21 ada pada 114 µm dengan efisiensi 0,0396%  dan 0,0117%.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Higher  Education  and  Institute  for  Research and  Community  services ,  Universitas  Sebelas  Maret  atas  pendanaan  hibah  penelitian  PU UNS. (Nomor Kontrak: 1075/UN27.21/PP/2017).
Hari ke- V oc (V) I sc (A) (10 -5 ) V max (V) I max (A) (10 -5 ) P max (Watt)
(10 -5 ) FF η (%)
(10 -2 ) 1 0,40 10,00 0,23 4,91 0,11 0,29 2,31 7 0,44 6,22 0,32 5,34 1,74 0,62 3,47 14 0,47 7,59 0,31 4,09 1,27 0,35 2,53 21 0,46 5,42 0,24 3,55 0,83 0,33 0,16
Hari ke-
V oc (V) I sc (A) (10 -5 ) V max (V) I max (A) (10 -5 ) P max (Watt)
(10 -5 ) FF η (%)
(10 -2 ) 1 0,35 7,94 0,19 4,87 0,92 0,32 1,85 7 0,44 8,05 0,25 4,23 1,06 0,29 2,11 14 0,37 7,46 0,35 5,58 1,98 0,71 3,96 21 0,41 3,73 0,25 2,35 0,58 0,37 1,17

## REFERENSI
1   Sentil, R.A., Theerthagiri, J., Madhavan, J., Ganesan, S., & Arof, A.K. 2017. Inﬂuence of  organic  additive  to  PVDF-HFP  mixed  iodide  electrolytes  on  the  photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells. Journal of Physics and Chemistry of Solids , 101, 18-24.
2  Kagaku  &  Sumitomo.  2010. Development  of  Next  Generation  Organic  Solar  Cell . Japan: Sumitomo Chemical Co, Ltd.
3  Wang,  Y.C.,  &  Cho,  C.P.  2017.  Application  of  TiO-graphene  nanocomposites  to photoanode of dye-sensitized solar cell. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry , 332, 1-9.
4  Li,  K.,  Wang,  Y.,  Sun,  Y.,  &  Yuan,  C.  2010.  Preparation  of  nanocrystalline  TiO 2 electrode  by  layer-by-layer  screen  printing  and  its  application  in  dye-sensitized  solar cell. Materials Science and Engineering B , 175 (1), 44-47.
5  Wu,  C.,  Chen,  B.,  Zheng,  X.,  &  Priya,  S.  2016.  Scaling  of  the  ﬂexible  dye  sensitized solar cell module. Solar Energy Materials & Solar Cells , 157, 438-446.
6  Ertenela,  S.,  Ocakoglu,  K.,  Tarnowska  A.,  Vakuliuk,  A.,  &  Gryko,  D.T.  2015. Performance of zinc chlorophyll based molecules for dye sensitized solar cell. Dyes and Pigments , 114, 129-137.
7  Jalali, M., Moakhar, R.S., Kushwaha, A., Goh, G.K.L., Riahinoori, N., & Sadrnezhaad, S.K. 2015. Enhanced dye loading-light harvesting TiO 2 photoanode with screen printed nanorod-nanoparticles  assembly  for  highly  efﬁcient  solar  cell. Electrochimica  Acta , 169, 295-401.
8  Wu,  J.,  Lan,  Z.,  Hao,  S.,  Li,  P.,  Lin,  J.,  Huang,  M.,  Fang,  L.,  &  Huang,  Y.  2008. Progress on the electrolytes for dye-sensitized solar cells. Pure and Applied Chemistry , 80, 2241-2258.
9  Bahramian, A., & Vashaee, D. 2015. In-situ fabricated transparent conducting nanoﬁber shape polyaniline/coral-like TiO 2 thin ﬁlm: Application in bifacial dye-sensitized solar cells. Solar Energy Materials & Solar Cells , 143, 284-295.
10 Chen, L., Tan, W., Zhang, J., Zhou, X., Zhang, X., & Lin, Y. 2010. Fabrication of high performance  Pt  counter  electrodes  on  conductive  plastic  substrate  for  ﬂexible  dye- sensitized solar cells. Electrochimica Acta , 55, 3721-3726.
11 Alwani,  M.A., Mohamad, A.B.,  Ludin,  N.A., Kadhum,  A.A., & Sopian, K. 2016.  Dye sensitised  solar  cells:  Development,  structure,  operation  principles,  electron  kinetics, characterisation,  synthesis  materials  and  natural  photosensitisers. Renewable  and Sustainable Energy Reviews , 65, 183-215.
12 Pratiwi,  D.,  Nurosyid,  F.,  Supriyanto,  A.,  &  Suryana,  R.  2016.  Optical  properties  of natural dyes on the dye-sensitized solar cells (DSSC) performance. Journal of Physics: Conference Series , 776 (1).
13 Mahalingam,  S.,  &  Abdullah,  H.  2016.  Electron  transport  study  of  indium  oxide  as photoanode in DSSCs: A review. Renewable and Sustainable Energy , 63, 245-255.
14 Hardani.,  H.,  Darmawan,  M.I.,  &  Supriyanto,  A.  2016.  Pengaruh  Konsentrasi Ruthenium  (N719)  sebagai  Fotosensitizer  dalam  Dye-Sensitized  Solar  Cells  (DSSC) Transparan. Jurnal Fisika dan Aplikasinya , 12 (3), 104-108.