ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (3) (2008) : 70 – 77
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pembuatan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan Sensitizer Antosianin dari Buah Buni ( Antidesma bunius L )
Diah Lestari Pangestuti a , Gunawan a , Abdul Haris a*
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: a.haris@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o

## A b s t r a c t
Keywords:
Dye Sensitized Solar
Cell (DSSC), TiO 2 , electrode, Natural dye, Anthocyanin, Conductive glass
Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) is a tool / device that can convert light energy into electrical energy.  DSSC is  a  third  generation  solar  cell  consisting  of  a TiO2  semiconductor placed on  a conducting glass substrate and immersed in a dye. The dye as Zensitizer used comes from the buni fruit ( Antidesma bunius L ) and the substrate used comes from the LCD glass (Liquid Crystal Display).  The  DSSC  construction  uses  a  sandwich  system  consisting  of  working  electrodes (semiconductor  TiO2-dye)  and  the  opposing  electrode  (carbon)  both  of  which  are placed  on conductive glass and electrolyte in order to cycle electrons. The purpose of this study was to produce a DSSC with a buni sensitizer ( Antidesma bunius L ), characterizing DSSC and knowing the efficiency of the DSSC. The results of the analysis using Scanning Electron Microscopy (SEM) showed  the morphology  of TiO 2 thin  layer  surface  at  5000x  and  40.000x magnification  with cavities  ranging  from  135-693  nm  and  thin  layer  cross  section  TiO2  showed  homogeneous layers  with  2 5  μm  thickness,  with  uv -vis  spectroscopy  showing  the  dyestuff  of  buni  fruits absorbing  light  at λ 525.  The  analysis  with  X-ray  diffraction  shows  the  intensity  of  the diffraction pattern is quite high with the main peak at 2 that is 25.4093 with the spacing between the fields (d) of 3.50255Å. The maximum voltage generated by 0.223 V with a maximum current strength of 0.179.10 -3 Å and the resulting efficiency of 3.3 x 10 -5 %.

## A b s t r a k
Kata kunci: Sel surya pewarna tersensitisasi (SSPT), TiO 2 ,
Antosianin, Pewarna alami, kaca konduktif, elektroda
Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) adalah suatu alat/piranti yang dapat mengubah energi cahaya menjadi  energi  listrik.  DSSC  merupakan  sel  surya  generasi  ketiga  yang  terdiri  dari semikonduktor  TiO 2 yang  diletakkan  pada  substrat  kaca  berkonduksi  dan  direndam  dengan sebuah  zat  warna.  Zat  warna  sebagai Zensitizer yang  digunakan  berasal  dari  buah  buni ( Antidesma bunius L ) dan substrat yang dipakai berasal dari kaca LCD ( Liquid Crystal Display). Konstruksi  DSSC  menggunakan  sistem  berlapis  ( sandwich )  yang  terdiri  dari  elektroda  kerja (semikonduktor TiO 2 -zat warna) dan elektroda lawan (karbon) yang keduanya diletakkan pada kaca berkonduksi serta elektrolit supaya terjadi siklus elektron. Tujuan dari Penelitian ini untuk menghasilkan DSSC dengan sensitizer dari buah buni ( Antidesma bunius L ), mengkarakterisasi DSSC  serta  mengetahui  efisiensi  dari  DSSC.  Hasil  analisis  menggunakan Scanning  Electron Microscopy (SEM) menunjukkan Morfologi permukaan lapis tipis TiO 2 pada perbesaran 5000x dan  40.000x  yang  beronggga-rongga  dengan  ukuran  berkisar  antara  135-693  nm  dan penampang lintang lapis tipis TiO 2 menunjukkan lapis- lapis homogen dengan ketebalan 25 μm, analisis dengan spektroskopi uv-vis menunjukkan zat warna buah buni menyerap cahaya pada λ 525,  analisis  dengan  difraksi  sinar  X  menunjukkan  intensitas  pola  difraksi  cukup  tinggi dengan puncak utama pada 2 θ yaitu 25,4093 dengan jarak antar bidang ( d ) sebesar 3,50255Å. tegangan  maksimum  yang  dihasilkan  sebesar  0,223  V  dengan  kuat  arus  maksimum  sebesar 0,179.10 -3 A dan efisiensi yang dihasilkan sebesar 3,3 x 10 -5 %.

## 1. Pendahuluan
Kebutuhan energi yang semakin meningkat dengan bertambahnya  pengguna  energi  di  seluruh  dunia menyebabkan  sumber  energi  tak  terbarukan  semakin menipis.  Berkembangnya  zaman  dan  teknologi  telah ditemukan  sumber  energi  alternatif  yaitu  tenaga  surya ( solar  cell ).  Saat  ini  banyak  dikembangkan  sel  surya sebagai  sumber  energi  masa  depan.  Para  penliti  telah mengembangkan  sel  surya  melalui  beberapa  generasi. Generasi  pertama  adalah  sel  surya  sistem  berlapis ( wafer ).  Sel  surya  ini  memiliki  dua  jenis,  jenis  pertama adalah sistem berlapis silikon tunggal yang menghasilkan  efisiensi  16-17%  dan  jenis  kedua  adalah sistem  berlapis  silikon  poli  kristal  yang  menghasilkan efisiensi 13-15%. Generasi keduan adalah sel surya jenis lapis tipis ( thin film ) yang menghasilkan efisiensi 19,5%. Sedangkan generasi ketiga adalah sel surya jenis polimer atau disebut juga dengan sel surya organik dan sel surya fotoelektrokimia  [1].  Sel  surya  ini  pertama  kali dikembangkan  oleh  Gratzel sehingga  disebut  juga  sel Gratzel.  Pembuatan  DSSC  ini  cukup  mudah,  alat  yang digunakan sederhana dan bahan yang digunakan mudah didapat.
Sejauh  ini  zat  warna  yang  digunakan  pada  DSSC sebagai  sensitizer  adalah  zat  warna  sintesis  dan  zat warna  alami.  Zat  warna  sintesis  umumnya  digunakan kompleks rhutenium, akan tetapi zat warna sintesis ini mahal  harganya,  untuk  itu  digunakan  zat  warna  alami yang  dapat  diekstrak  dari  bagian-bagian  tumbuhan diantaranya  buah  ,  bunga  dan  daun.  Berbagai  ekstrak tumbuhan  telah  digunakan  sebagai  fotosensitizer. Sunaryo  [2]  telah  mencoba  kestabilan  antosianin  yang berada  dalam  buah  buni  ( Antidesma  bunius  L ).  Pada penelitian  ini  pigmen  antosianin  pada  buah  buni  ini digunakan sebagai sensitizer . Kandungan zat warna buah buni  diantaranya  saponin,  alkaloid,  flavonoid  dan polifenol.
DSSC  tersusun  atas  elektroda  kerja  anoda (semikonduktor  TiO 2 -  zat  warna)  dan  elektroda  lawan (karbon)  katoda  sebagai  katalis  yang  keduanya dilapiskan  pada  kaca  konduksi.  Kaca  konduksi  yang digunakan  pada  penelitian  ini  menggunakan  kaca  LCD ( Liquid crystal Display ) karena kaca LCD terdapat lapisan TCO  yang  mempunyai  sifat  berpenghantar  sehingga dapat  digunakan  dalam  pembuatan  DSSC.  Alasan menggunakan  kaca  LCD  karena  harganya  yang  relatif mahal. Elektrolit yang digunakan redoks biasanya berupa pasangan  iodide  dan  triodide  (I - /I 3 - )  yang  bertindak sebagai  mediator  redoks  sehingga  dapat  menghasilkan proses siklus di dalam sel.
Prinsip  kerja  sel  surya  TiO 2 tersensitisasi dye ditunjukkan secara skematik pada Gambar 1, sedangkan urutan proses yang terjadi di dalam sel surya dirangkum pada  persamaan  (1-5). Dye  Sensitizer (S)  menyerap sebuah  foton mengakibatkan  elektron  tereksitasi  dari level  HOMO  ke LUMO  pada  molekul dye . Dye  Sensitizer tereksitasi  (S*) menginjeksi  sebuah  elektron  kedalam pita  konduksi (CB)  semikonduktor  (TiO 2 )  yang  berada sedikit lebih tinggi daripada level konduksi TiO 2 . Elektron tersebut  melintas  melewati  partikel-partikel  TiO 2
menuju  kontak  belakang  berupa  lapisan  konduktif transparan ITO (indium tin oxide), selanjutnya ditransfer melewati  rangkaian  luar  menuju  elektroda  lawan. Elektron  masuk  kembali  ke  dalam  sel  dan  mereduksi sebuah  donor  teroksidasi  (I + )  yang  ada  di  dalam elektrolit. Dye  Sensitizer teroksidasi  (S + )  akhirnya menerima sebuah elektron dari donor tereduksi (I - 3 ) dan tergenerasi  kembali  menjadi  molekul  awal  (S). Rangkaian  reaksi  kimia  di  dalam  sel  adalah  sebagai berikut :
S + cahaya → S* (1)
S* + TiO 2 → e - (TiO 2 ) + S + (2) S* → S (3) S + + e - (TiO 2 ) → S + TiO 2 (4)
2S + + 3I - → 2S + I - 3 (5)
Simbol S menyatakan dye sensitizer
Tegangan yang dihasilkan oleh sel surya nanokristal tersensitisasi dye berasal dari perbedaan tingkat energi konduksi  elektroda  semikonduktor  TiO 2 dengan potensial elektrokimia pasangan elektrolit redoks (I - /I 3 - ).  Sedangkan  arus  yang  dihasilkan  dari  sel  surya  ini terkait  langsung  dengan  jumlah  foton  yang  terlibat dalam  proses  konversi  dan  bergantung  pada  intensitas penyinaran serta kinerja dye yang digunakan.

## Gambar 1. Skema kerja DSSC
Salah satu kekurangan dari sel surya fotoelektrokimia  ini  adalah  stabilitasnya  yang  rendah, terutama akibat degradasi dan kebocoran pada elektrolit cair  yang  digunakan.  Oleh  karena  itu,  akhir-akhir  ini pengembangan penelitian sel surya fotoelektrokimia ini diarahkan  pada  penggunaan  elektrolit  padat  untuk mengurangi  degradasi  dan  kebocoran  elektrolit  yang dapat  meningkatkan  stabilitas  sel,  misalnya  elektrolit berbasis  polimer  yang  mengandung  kopel  redoks  atau berbasis  bahan  organik  atau  anorganik  sebagai konduktor hole .
Dalam  penelitian  ini  sel  surya  yang  dikembangkan menggunakan elektroda nanokristal TiO 2 dan zat warna antosianin  yang  diekstrak  dari  buah  buni  ( Antidesma bunius  L ).  Sedangkan  untuk  elektrolitnya  digunakan elektrolit  pasangan  redoks  (I - /I - 3 ).  Elektrolit  cair  ini sesuai dengan potensiak redok dari zat warna sehingga cocok digunakan sebagai elektrolit akan tetapi elektrolit ini  juga  memiliki  kelemahan  yaitu  mudah  menguap karena panas sehingga tidak tahan lama terhadap panas
dan  mudah  terdegradasi.  Diharapkan  pada  penelitian berikutnya  menggunakan  elektrolit  yang  tidak  mudah menguap  salah  satunya  dan  sekarang  masih  dilakukan penelitian  yaitu  dengan  elektrolit  padat  atau  polimer ( polyethylene glycol ) PEG.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1. Bahan dan Alat
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini meliputi  substrat  kaca  berlapis  bahan transparant conductive  oxide (TCO)  pada  kaca  LCD,  serbuk  TiO 2 (Merk), Polyvinil  Alcohol (PVA),  asetonitril,  metanol, asam asetat, aseton, akuades, Kalium Iodida (KI), Iodin (I 2 ) proanalisis, buah buni dan serbuk karbon. Peralatan yang digunakan antara lain multimeter, potensiometer, pensil, Scotch (3M) tape, batang gelas ( glass stirring rod ), neraca  Ohauss  311,  kertas  tisu,  filter,  mortar,  pH Indikator  Acilit  (pH  0-6),  Spektrofotometer  UV-Vis GenesysTM  10  Series,  XRD  XD-610  SHIMADZU, spektroskopi inframerah.

## 2.2. Pembuatan Suspensi TiO 2
Polyvinyl  Alcohol (PVA)  sebanyak  10  %  berat ditambahkan ke dalam akuades, kemudian diaduk pada temperatur  80  °C.  Suspensi  ini  akan  berfungsi  sebagai binder  dalam  pembuatan  pasta.  Suspensi  ditambahkan pada  bubuk  TiO 2 sebanyak  kurang  lebih  90  %  volume. Kemudian  digerus  oleh  mortar  sampai  terbentuk  pasta yang baik untuk dilapiskan. Derajat viskositas dari pasta untuk  mendapatkan  pasta  yang  optimal  didapatkan dengan  mengatur  banyaknya  binder  dan  juga  bila diperlukan ditambahkan juga air pada campuran binder dan bubuk TiO 2 .

## 2.3 Ekstraksi Zat Warna dari Buah buni ( Antidesma bunius L)
Metode  ekstraksi  dengan  menambahkan  pelarut methanol:asam asetat:air (25:4:21 perbandingan volume)  sebanyak  10  mL.  Kemudian  dilakukan perendaman  (maserasi)  selama  24  jam  dan  wadahnya tertutup  dengan  alumunium  foil  untuk  meminimalkan kontak  langsung  dengan  cahaya.  Setelah  itu  dilakukan penyaringan untuk memperoleh ekstrak zat warna alami [3].

## 2.4 Deposisi TiO 2 pada Substrat Kaca Berkonduksi
Kaca  LCD  sepanjang  2,5  cm  x  2,5  cm  dilakukan pencucian  dengan  deterjen  dan  pembilasan  dengan etanol sebelum dilapisi. Tepi substrat sepanjang 2 cm dan 1,5 cm dari tepi diberi isolasi Scotch 3M untuk mengontrol ketebalan  lapisan.  Suspensi  TiO 2 diletakkan  pada  tepi substrat, kemudian diratakan dengan spatula setelah itu dilakukan pengeringan di uadar terbuka. Setelah kering isolasi  dilepas  dan  dilakuka  pemanasan  dalam furnace pada suhu 450 °C selama 15 menit.
Gambar 2. Ilustrasi Skema Area Deposisi Pasta TiO 2
2.5 Perendaman Lapis Tipis TiO 2 pada Zat Warna Buah Buni ( Antidesma bunius L)
Metode  perendaman  Lapis  tipis  TiO 2 ke  dalam larutan zat warna buah buni ( Antidesma bunius L) selama kurang  lebih  30  menit  kemudian  lapisan  TiO 2 akan menjadi  berwarna  merah  keunguan  .  Pada  proses  ini terjadi adsorpsi sianin ke permukaan TiO 2 , menggantikan OH - dari struktur Ti 4+ yang berkombinasi dengan proton dari sianin [3].

## 2.6 Perakitan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

## 2.6.1 Pembuatan Elektrolit
Pelarutan  Kalium  Iodida  (KI)  sebanyak  0,83  g  ke dalam  10  mL  asetonitril  dan  dilakuan  pengadukan sampai larut. Setelah itu dilakukan penambahan 0,127 g I 2 kedalam  larutan  tersebut  dan  dilakukan  pengadukan hingga  larut  sempurna. Penyimpanan  larutan  elektrolit dalam botol tertutup [3].

## 2.6.2 Pembuatan Elektroda Lawan Karbon
Penambahan Polyvinyl Alcohol (PVA) sebanyak 10 % kedalam akuades, kemudian dilakukan pengadukan pada temperatur  80  °C.  Suspensi  ini  akan  berfungsi  sebagai binder  dalam  pembuatan  pasta.  Penambahan  suspensi tersebut pada serbuk grafit sebagai karbon. Pasta grafit dilapiskan  ke  LCD  pada  bagian  konduktifnya  kemudian dilakukan pemanasan pada temperatur 450 °C selama 10 menit agar grafit membentuk kontak yang baik sesama partikel grafit [3]

## 2.6.3 Konstruksi Sel
Konstruksi sel surya yang digunakan adalah sistem sandwich . Peletakan elektroda lawan grafit di atas lapisan TiO 2 dengan  struktur sandwich .  Selanjutnya  peletakan elektrolit dalam ruang
antara  kedua  elektroda.  Kemudian  dilakukan penjepitan sel pada kedua sisi supaya merekat. Setelah itu sel surya siap untuk dilakukan pengujian[3].

## 2.7 Analisis Spektrofotometer
Karakteristik  serapan  larutan  zat  warna  dianalis dengan  spektrofotometer  UV – tampak  pada  panjang gelombang 400 nm – 700 nm.

## 2.8 Difraksi Sinar X
Penentuan  fase  kristal  lapis  tipis  TiO 2 dilakukan melalui  metode  analisis  difraksi  sinar  X  dengan  radiasi Cu Ka (1,5406 A) pada tegangan 40 kV arus 30mA, 20 –
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 11 (3) (2008) : 70 – 77 73
20 – 30  serta  nikel  sebagai  filter.  Difraktometer  yang dihasilkan  dibandingkan  dengan  data  ISCD  ( Inorganic Crystal  Structure  Database )  TiO 2 .  Pengujian  dilakukan  di laboratorium XRD, Pusat Pengembangan dan Penelitian Geologi Kelautan Bandung.

## 2.9 Scanning Electron Microscopy (SEM)
Karakterisasi  morfologi  dan  tampang  lintang  lapis tipis dilakukan dengan menggunakan alat SEM JSM-35C yang  terdapat  di  Pusat  Pengembangan  dan  Penelitian Geologi Bandung. Kondisi pengukuran pada tegangan 20 kV  pada  perbesaran  morfologi  permukaan  5.000x  dan 40.000x  serta  perbesaran  tampang  lintang  1.000x  dan 2.000x
2.10 Karakterisasi Serapan Inframerah TiO 2 – Zat Warna Buah Buni ( Antidesma bunius L)
Sensitisasi  zat  warna  pada  lapis  tipis  TiO 2 dapat dimungkinkan  dengan  terjadinya  ikatan  atau  interaksi antara gugus pada zat warna buah buni ( Antidesma bunius L ) dengan permukaan lapis tipis TiO 2 . Terjadinya ikatan zat  warna  dengan  TiO 2 dapat  diketahui  dengan membandingkan  spektra  inframerah  campuran  secara fisika dye -TiO 2 dengan dye – lapis tipis TiO 2 hasil adsorpsi. Dilakukan  analisis  inframerah  pada  campuran  secara fisika  buah  buni  ( Antidesma  bunius  L) -TiO 2 pada perbandingan  1:10  serta dye – lapis  tipis  TiO 2 hasil adsorpsi  pada  bilangan  gelombang  4000 – 400  cm -1 . Pengujian  dilakukan  di  laboratorium  Instrumentasi terpadu Universitas Islam Indonesia Yogyakarta.

## 2.11 Pengukuran Potensial Sel Surya
Kinerja sel surya lapis tipis TiO 2 yang tersensitisasi zat warna alami dilakukan pengukuran arus. Rangkaian pengukuran sel surya sistem sandwich dilakukan dengan potensiometer,  multimeter.  Pengukuran  dilakukan dengan  variasi  tegangan  dan  arus  yang  terbaca  pada amperemeter  dicatat.  Pengukuran  dilakukan  pada kondisi terdapat cahaya.

## Gambar 3. Rangkaian listrik sel

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Ekstraksi Zat Warna Buah Buni ( Antidesma bunius L)
Ekstraksi buah buni ( Antidesma bunius L ) dilakukan dengan  metode  maserasi  yang  bertujuan  untuk
memperoleh  pigmen  antosianin.  Penggunaan  pigmen antosianin dalam sel surya ini dikarenakan kemampuannya  dalam  menyerap  cahaya  tampak  dan sebagai donor proton dalam proses transfer elektron.
Perendaman buah buni dilakukan dengan menambahkan  larutan  metanol:asam  asetat:air  dengan perbandingan (25:4:21) karena pigmen antosianin dalam buah  buni  dapat  terekstrak  dalam  sistem  pelarut alkohol-asam. Asam dapat mendenaturasi membran sel tumbuhan  dan  metanol  mampu  melarutkan  antosianin karena sama-sama bersifat polar. Akuades dalam sistem pelarut  bertujuan  untuk  memudahkan  asam  untuk terhidrolisis dan melarutkan pigmen antosianin yang tak sepenuhnya  larut  dalam  metanol.  Antosianin  adalah kelompok  pigmen  yang  menyebabkan  warna  jingga sampai  merah-ungu  sampai  biru-tua  pada  bagian tumbuhan mulai dari bunga, buah, daun dan batang.
Selama  proses  perendaman  dalam  campuran pelarut,  kontak  dengan  cahaya  diminimalisasi  untuk menghindari  kerusakan  gugus  kromofor  yang  terdapat pada  senyawa  antosianin  yang  digunakan  untuk berikatan dengan TiO 2 . Kerusakan gugus kromofor dapat disebabkan  oleh  eksitasi  elektron  karena  adanya  energi dari  cahaya  berupa  foton.  Ekstrak  Antosianin  yang  di dapat  berwarna  merah  keunguan,  hal  ini  dikarenakan antosianin  pada  suasana  asam  akan  berwarna  sesuai dengan  kesetimbangan  struktur  antosianin  yang tergantung oleh nilai pH [4].
3.2 Analisis Serapan Zat Warna Buah Buni ( Antidesma bunius L)
Analisis larutan zat warna antosianin dari buah buni ( Antidesma  bunius  L )  dilakukan  dengan  mengunakan spektrofotometer UV - Vis yang  diukur  pada  panjang gelombang  400 – 700  nm  dan  diperoleh  panjang gelombang  maksimum  sebesar  525  nm  dengan absorbansi 0,148.
Gambar 4. Spektra UV-Vis zat warna buah buni
Dari  hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa  zat warna  dari  buah  buni  ( Antidesma  bunius  L )  menyerap spektrum  pada  panjang  gelombang  tampak.  Spektrum tampak  pada  panjang  gelombang  525  nm  adalah spektrum  warna  biru-hijau.  Oleh  karena  itu,  zat  warna antosianin dari buah buni ( Antidesma bunius L ) berwarna ungu  karena  menyerap  warna  biru-hijau  dan memantulkan  warna  merah  keunguan.  Warna  merah keunguan  pada  pigmen  antosianin  ini  menunjukkan
adanya  glukosida  yang  terikat  pada  suatu  senyawa sianidin  [5]. Zat warna  utama  yang  terdapat  pada buah buni  adalah  delfinidin-3-O-glukosida,  sianidin-3-O- glukosida  dan  sianidin-3-O-rutinosida.  Senyawa tersebut merupakan golongan flavonoid dan fenolik [4].

## 3.3 Karakterisasi Lapis Tipis TiO
2
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 .

## 3.3.1Karakterisasi Morfologi Lapis Tipis TiO
2
Analisis  morfologi  lapis  tipis  TiO 2 dilakukan  untuk mengetahui bentuk permukaan dan ketebalan lapis tipis TiO 2 dengan  menggunakan  metode  SEM.  ( Scanning Electron Microscopy ).
Gambar 5. Morfologi permukaan lapis tipis TiO 2 dengan (a) pembesaran 5000x dan (b) pembesaran 40000x
Hasil  perbesaran  morfologi  lapis  tipis  TiO 2 berongga-rongga dari yang terkecil (5a) sampai terbesar (5b) dengan luas rongga berkisar antara 135 nm sampai dengan  693  nm  yang  diukur  dari  perbandingan  rongga terkecil-terbesar  dikali  dengan  skala.  Permukaan  lapis tipis  TiO 2 yang  berongga-rongga  dengan  ukuran  skala nanometer  merupakan  ukuran  yang  optimal  sebagai suatu  bahan  semikonduktor.  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 [6]. Selain itu, rongga pada lapis tipis TiO 2 juga bisa mempermudah penyebaran larutan elektrolit dalam lapis tipis TiO 2 elektroda kerja sel surya.
Analisis ketebalan lapis tipis TiO 2 ditunjukkan pada gambar  3.  Penampang  melintang  lapis  tipis  TiO 2 dari hasil  pencitraan  SEM  mempunyai  ketebalan  25  µm. Ketebalan  penampang  melintang  lapis  tipis  TiO 2 mempengaruhi  efektivitas  aliran  elektron  dalam rangkaian karena elektron yang diinjeksi akan melewati sejumlah besar partikel koloid. Semakin tipis lapisan TiO 2 maka  cahaya  yang  menembus  lapisan  TiO2  semakin mudah sehingga mempengaruhi keefektifan kinerja dari DSSC [7].
Gambar 6. Penampang lintang lapistipis TiO 2 dengan pembesaran 1.000x (c) dan pembesaran 2.000x (d)

## 3.3.2 Karakterisasi Fase Kristal Lapis Tipis TiO
2
Karakterisasi  fase  kristal  TiO 2 dilakukan  dengan metode  difraksi  sinar  X  (XRD)  yang  bertujuan  untuk megetahui fase kristal dari TiO 2 . Hasil Difraktogram XRD lapis  tipis  TiO 2 menunjukkan  bahwa  TiO2  yang digunakan  memiliki  fase  kristal  anatase.  Hasil Difraktogram  tersebut  dapat  ditunjukkan  pada  gambar berikut:

## Gambar 7. Difraktogram XRD TiO 2
Hasil  Difraktogram  XRD  yang  diperoleh  kemudian dibandingkan dengan data standar primer TiO 2 dari ICSD ( Inorganic  Crystal  Structure  Database )  dengan  metode POWD-12++
Difaktogram  lapis  tipis  TiO 2 dapat  disimpulkan bahwa  derajat  kristalisasi  sampel  TiO 2 cukup  tinggi dengan  terlihatnya  puncak  yang  cukup  tajam. Difaktogram  lapis  tipis  TiO 2 menunjukkan  adanya  1 puncak  yang  paling  tajam  yaitu  pada  2 θ (°)  =  25,4093. Berdasarkan  persamaan  Bragg  dengan  panjang gelombang  yang  digunakan  sebesar  0,15406  nm, diperoleh jarak antar bidang (d) sebesar 3,50255 x 10 -10 m.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  lapis  tipis  TiO 2 yang  dihasilkan  tersusun  atas  fase  anatase.  Dari perhitungan  diperoleh  fraksi  kristal  anatase  sebesar 17.47 nm.
Struktur  kristal  anatase memiliki  aktivitas  yang paling  baik  diantara  fase  rutil dan  brukit.  Proses pemanasan  digunakan  pada  temperatur  450 0 C-500°C untuk  membentuk  kristal  anatase,  hal  ini  dikarenakan kristal anatase lebih stabil pada temperatur tersebut dan jika  temperaturnya  melebihi  500°C  kemungkinan  akan menjadi  rutil  dan  brukit.  Kristal  anatase  memiliki  sifat fisis  yang  tak  mampat,  transport  muatan  lebih  mudah serta  luas  permukaan  yang  lebar  menyebabkan
Position [°2Theta] 20 30 40 50 60 70 80 Counts 0 100 400 900 1600 25. 409 [° ]; 3. 50255 [Å ] 37. 069 [° ]; 2. 42325 [Å ] 37. 912 [° ]; 2. 37131 [Å ]
38. 696 [° ]; 2. 32503 [Å ] 44. 547 [° ]; 2. 03228 [Å ] 48. 163 [° ]; 1. 88783 [Å ] 54. 015 [° ]; 1. 69629 [Å ] 55. 185 [° ]; 1. 66307 [Å ]
62. 825 [° ]; 1. 47795 [Å ] 68. 861 [° ]; 1. 36238 [Å ] 70. 403 [° ]; 1. 33627 [Å ] 75. 155 [° ]; 1. 26313 [Å ] 76. 148 [° ]; 1. 24912 [Å ] 80. 833 [° ]; 1. 18811 [Å ] 82. 786 [° ]; 1. 16497 [Å ] 87. 698 [° ]; 1. 11192 [Å ] TiO2
kemampuan adsorpsi zat warna lebih mudah dan jumlah zat  warna  yang  teradsorpsi  pada  lapis  tipis  TiO 2 lebih banyak.
Struktur  kristal  anatase memiliki  aktivitas  yang paling  baik  diantara  fase  rutil dan  brukit.  Proses pemanasan  digunakan  pada  temperatur  450 0 C-500°C untuk  membentuk  kristal  anatase,  hal  ini  dikarenakan kristal anatase lebih stabil pada temperatur tersebut dan jika  temperaturnya  melebihi  500°C  kemungkinan  akan menjadi  rutil  dan  brukit.  Kristal  anatase  memiliki  sifat fisis  yang  tak  mampat,  transport  muatan  lebih  mudah serta  luas  permukaan  yang  lebar  menyebabkan kemampuan adsorpsi zat warna lebih mudah dan jumlah zat  warna  yang  teradsorpsi  pada  lapis  tipis  TiO 2 lebih banyak.

## 3.4 Karakterisasi Ikatan Molekul Zat Warna dengan
TiO 2
Pada rangkaiaan DSSC syarat terjadinya arus listrik yaitu  terjadinya  ikatan  molekul  zat  warna  antosianin dengan  TiO 2 .  Molekul  zat  warna  antosianin  yang berikatan  dengan  TiO 2 dengan  adanya  cahaya menyebabkan  eksitasi  elektron  ke  pita  konduksi semikonduktor  TiO 2 melalui  kaca  berpenghantar. Elektron  inilah  yang  menyebabkan  timbulnya  arus listrik.  Ikatan  yang  terjadi  pada  zat  warna  antosianin dengan  TiO 2 dapat  terjadi  melalui  suatu  ikatan  kelat. Ikatan tersebut dapat terjadi antara gugus hidroksil dari antosianin dan gugus Ti 4+ pada TiO 2 .
Gambar 8. Ikatan kelat yang terjadi antara gugus Ti 4+ dengan molekul antosianin [1]
Analisis ikatan kelat dilakukan dengan metode FTIR untuk  mengetahui  ikatan  antara  zat  warna  antosianin dengan TiO 2 . Analisis ini dilakukan dengan membandingkan spektra zat warna dengan spektra TiO 2 - zat warna.
Gambar 9. Spektra FTIR zat warna dari buah buni
Dari  hasil  analisis  spektra  FTIR  zat  pewarna diperoleh serapan di daerah 3442,27 cm -1 menunjukkan terdapat  gugus  hidroksil  yang  dapat  membentuk  suatu ikatan hidrogen dengan intensitas 33,262 cm -1 . Gugus OH ini menunjukkan adanya gugus OH fenol pada senyawa antosianin  ataupun  senyawa  alkohol  dalam  larutan  zat warna. 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 serapan pada 1647,34 cm -1 merupakan serapan C=C dengan intensitas 47,787 cm -1 . Pita lebar pada 570,36 cm - 1 menunjukkan substitusi atom karbon jenuh pada posisi meta  sehingga  serapan  pada  daerah  1540,31  cm -1 yang didukung  adanya  serapan  570,36  cm -1 menunjukkan adanya gugus benzen dengan substitusi pada posisi meta. Serapan pita pada 1058,16 menunjukkan adanya gugus C- O. Serapan pada 1392,83 dan 1274,04 cm -1 menunjukkan adanya  gugus  metil.  Pada  spektra  FTIR  TiO 2 -zat  warna didapatkan hasil yang berbeda dari spektra FTIR larutan zat  warna.  Perbedaan  ditunjukkan  pada  nilai transmitansi,  jumlah  serapan  dan  pergeseran  nilai bilangan gelombang dari serapan.
Gambar 10. Spektra FTIR TiO 2 -zat warna
Muncul  atau  hilangnya  pita  serapan  menunjukkan adanya ikatan kimia antara TiO 2 dengan zat warna yang ditunjukkan  pada  nilai  pergeserannya.  Munculnya  pita serapan  baru  pada  bilangan  gelombang  1062,34  cm -1 menunjukkan  adanya  gugus  C-O.  Munculnya  pita  kuat lebar  pada  daerah  bilangan  gelombang  674,98  cm -1 menunjukkan  adanya  Ti 4+ sebagai  lapis  tipis  yang berikatan khelat dengan senyawa antosianin. Hilangnya pita serapan pada 1540,31; 1392,83; dan 1274,04,09 cm -1 menunjukkan  senyawa  antosianin  telah  berikatan dengan Ti 4+ dan membentuk senyawa khelat yang stabil.

## 3.5 Pengukuran DSSC
Pengukuran  DSSC  dilakukan  dengan  metode  kurva arus  dan  tegangan.  Tujuan  dari  pengukuran  DSSC  ini untuk mengetahui keefektifan sel surya yang telah dibuat dalam  mengubah  energi  cahaya  menjadi  energi  listrik. Pengukuran  DSSC  dengan  metode  kurva  I-V menggunakan  variasi  tegangan  untuk  menentukan besaran-besaran  dalam  penentuan  efisiensi  DSSC. Besaran dalam penetuan efisiensi DSSC adalah tegangan rangkaian  terbuka  ( V oc ),  arus  hubung  pendek  ( I sc ), tegangan  optimum  ( V MPP ),  arus  optimum  ( I MPP )  dan  fill factor( FF ).
Gambar 11. Kurva I-V pada DSSC
Dari pengukuran kurva arus tegangan dengan P cahaya sebesar 0,1 W/cm 2 dan luas aktif sel surya adalah 3 cm 2 diperoleh hasil pada tabel .1.
Tabel 1. Hasil Pengukuran arus dan tegangan serta efisiensi pada DSSC.
Besaran Nilai V oc 0,223 v I sc 179µA V MPP 0,0983 v I MPP 102 µA FF 0,251 P max 1,0019 x 10 -5 W η 3,3 x 10 -5 %
Data  tabel  di  atas  menunjukkan  keefektifan  DSSC dalam mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik,  walaupun  efisiensi  yang  dihasilkan  relatif  kecil yaitu  3,3  x  10 -5 %.  Nilai  efisiensi  ini  berbeda  jauh  dari penelitian  pembuatan  DSSC  dengan  menggunakan kompleks  rhutenium  yang  menghasilkan  efisiensi sebesar  1%.  Nilai  efisiensi  yang  relatif  kecil  ini disebabkan  oleh  beberapa  faktor,  antara  lain keterbatasan  sensitisasi  yang  dilakukan  oleh  molekul antosianin  dari  buah  buni  ( Antidesma  bunius  L )  ke  pita konduksi TiO 2. Elektron zat warna yang tereksitasi berada pada  keadaan  tidak  stabil  sehingga  ada  kemungkinan elektron  terinjeksi  ke  pita  TiO 2 atau  elektron berekombinasi kembali ke keadaan dasar ( ground state ). Injeksi elektron ke pita konduksi TiO 2 diakibatkan adanya interaksi  antara  zat  warna  dengan  TiO 2 melalui  ikatan khelat  yang  terjadi.  Senyawa  antosianin  dari  buah  buni ( Antidesma  bunius  L )  mampu  membentuk  satu  ikatan khelat dengan TiO 2 . Berbeda dengan senyawa kompleks rhutenium jenis N3, kompleks rhutenium ini mempunyai empat  gugus  karbolsilat  yang  mempunyai  tiga kemungkinan  untuk  berikatan  dengan  TiO 2 yaitu membentuk ikatan monodentat, kelat atau multidentat. Apabila tidak terjadi ikatan antara zat warna dengan TiO 2 maka  tidak  terjadi  injeksi  elektron  menuju  ke  pita konduksi.
Efisiensi  DSSC  juga  dipengaruhi  oleh  intensitas sinar  yang  diterima  oleh  substrat  kaca  karena  tidak semua  sinar  dapat  diserap  dan  sebagian  yang
dipantulkasn  sehingga  mempengaruhi  efektifitas  dari DSSC.  Elektrolit  yang  digunakan  mempunyai  jangka waktu penggunaan yang pendek karena mudah rusak dan menguap  karena  panas  sehingga  memperngaruhi efisiensi dari DSSC.
Pembuatan  DSSC  dengan menggunakan antosianin dari  buah  buni  ( Antidesma  bunius  L )  sebagai  senyawa pensensitisasi  mampu  menghasilkan  energi  listrik walaupun efisiensi yang diperoleh relatif kecil. Selain itu juga  menggunakan  alat  sederhana  yang  mampu menghasilkan  DSSC  dengan  baik  sehingga  dapat menentukan arus dan tegangan dari DSSC.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Telah  dibuat  rangkaian dye  sensitized  solar  cell (DSSC)  dengan  menggunakan sensitizer antosianin dari buah buni ( Antidesma bunius L ).
2. Karakterisasi  komponen-komponen  DSSC  dapat ditunjukkan sebagai berikut:
a) Zat  warna  tersensitisasi  dari  buah  buni ( Antidesna  Bunius  L )  memiliki  panjang gelombang  maksimum  525  nm  dengan absorbansi 0,148.
b) Karakterisasi  hasil  dengan  FTIR  menunjukkan bahwa  TiO 2 telah  membentuk  ikatan  khelat dengan senyawa antosianin.
c) Hasil difraksi sinar X menunjukkan bahwa TiO 2 memiliki fase kristal anatase.
d) Karakterisasi dengan SEM menunjukkan bahwa pori  dan  struktur  kristal  telah  menunjukkan ukuran dalam skala nano.
3. Efisiensi  rangkaian  DSSC  dalam  penelitian  ini sebesar yaitu 3,3 x 10 -5 %.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  N.J.  Cherepy,  G.P.  Smestad,  M.  Grätzel,  J.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  (1997)  9342- 9351.
[2]  Sunaryo, Optimasi Hasil Percobaan Yang Mengandung  Data  Pencilan  (Studi  Kasus  Stabilitas Antosianin  Buah  Buni,  Antidesma  Bunius),  Jurnal Undergraduate  Theses  in:    Department  of  Statistic, Sepuluh  November  Institute  of  Technology, Surabaya, 2007.
[3]  W.  Septina,  D.  Fajarisandi,  M.  Aditia,  Pembuatan Prototipe Solar Cell Murah dengan Bahan Organik- Inorganik  (Dye-sensitized  Solar  Cell),  Laporan Penelitian  Bidang  Energi,  Institut  Teknologi Bandung. Bandung, (2007).
[4]  P.G.  Kapasakalidis,  R.A.  Rastall,  M.H.  Gordon, Extraction  of  polyphenols  from  processed  black currant  (Ribes  nigrum  L.)  residues,  Journal  of
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 250 Tegangan (V) A ru s (I )
agricultural  and  food  chemistry,  54  (2006)  4016- 4021.
[5]  J. Fernando, G. Senadeera, Natural anthocyanins as photosensitizers  for  dye-sensitized  solar  devices, Curr. Sci, 95 (2008) 10.
[6]  Y.S. Chen, J.N. Lee, S.Y. Tsai, C.C. Ting, Manufacture of dye-sensitized nano solar cells and their IV curve measurements, in:  Materials Science Forum, Trans Tech Publ, 2008, pp. 324-330.
[7]  Y. Liu, H. Shen, X. Huang, Y. Deng, A new improved structure of dye-sensitized solar cells with reflection film, Chinese Science Bulletin, 51 (2006) 369-373.