Abstrak —Saat  ini,  89,5% pembangkit tenaga listrik di Indonesia  menggunakan  energi  fosil  yang  tidak  dapat diperbaharui.  Oleh  karena  itu,  penelitian  ini  dilakukan untuk mencari sumber energi alternatif dengan memanfaatkan  energi  surya  yang  dikonversikan  menjadi energi  listrik  menggunakan dye-sensitized  solar  cell . Material semikonduktor pada fotoelektroda DSSC penelitian ini terdiri dari komposit TiO 2 dengan graphene . Graphene yang  dikompositkan  merupakan  hasil  sintesis dengan  metode  modifikasi  Hummer  sebagai  salah  satu komponennya. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh  komposisi  0;  5;  10  dan  15%  wt graphene pada komposit graphene -  TiO 2 yang  terbaik  untuk  didapatkan efisiensi  unjuk  kerja  yang  maksimal.  Pada  penelitian  ini, digunakan dye dari  ekstrak  bunga  Geranium  ( Geranium sylvaticum ).  Unjuk  kerja  DSSC  pada  penelitian  ini didasarkan  pada  efisiensi  dan fill  factor DSSC.  Efisiensi dan Fill  Factor terbaik  didapatkan  pada  komposisi  10% wt graphene pada  komposit graphene -  TiO 2 dengan  nilai efisiensi  sebesar  0,00532%  dan fill  factor sebesar  0,69 (69%).
Kata  Kunci — Dye-sensitized  solar  cell , graphene ,  komposit, TiO 2 , unjuk kerja.
I. PENDAHULUAN
aat  ini,  89,5%  pembangkit  tenaga  listrik  di  Indonesia menggunakan energi fosil. Pada tahun 2012 diperkirakan  produksi  energi  listrik  di  Indonesia  mencapai 192,590 GWh,  di mana 172,360 GWh listrik yang diproduksi menggunakan  energi  fosil.  Dampak  penggunaan  energi  fosil salah  satunya  adalah  mengahasilkan  emisi  gas  buang  yang besar  [1].  Atas  dasar    tersebutlah,  berbagai  energi  alternative yang  terbarukan  dan  lebih  ramah  lingkungan  dikembangkan. Indonesia,  sebagai  negara  yang  beriklim  tropis,  salah  satu energi  alternatif  yang  mempunyai  potensi  adalah  sinar matahari.  Untuk  dapat  memanfaatkan  energi  dari  cahaya matahari  tersebut,  maka  diperlukan  suatu  alat  pengonversi cahaya matahari menjadi energi listrik yang disebut sebagai sel surya.  Sayangnya,  jenis  sel  surya  yang  banyak  ditemui  di sekitar  kita,  memiliki  beberapa  keterbatasan  di  antaranya: memerlukan  material  dengan  kemurnian  tinggi  dan  material yang digunakan berbahaya untuk lingkungan. Atas dasar itulah kemudian dikembangkan jenis sel surya baru yang dinamakan
sebagai dye-  sensitized  solar  cell (DSSC).  Prinsip  kerja  dari DSSC antara lain absorbsi cahaya dilakukan oleh molekul dye dan  separasi    muatan  oleh  inorganik  semikonduktor nanokristal  yang  mempunyai bandgap lebar,  salah  satunya adalah TiO 2. TiO 2 banyak digunakan karena memiliki struktur porous yang  dapat  meningkatkan  penyerapan dye dan meningkatkan  efisiensi  DSSC.  Namun,  struktur  yang  porous tersebut juga menyebabkan transfer muatan antar partikel TiO 2 dapat  terhambat  karena  proses  transfernya  terjadi  secara  acak dan hopping [2].  Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini,  TiO 2 dikompositkan  dengan graphene, agar  rekombinasi  antar electron  dan dye atau  partikel  dari  elektrolit  yang  teroksidasi, yang  menghalangi  transport  elektron  sehingga  menurunkan efisiensi  DSSC , sebagai  akibat  dari  fenomena  yang  telah dijelaskan di atas dapat teratasi.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Sintesis Graphene
Sintesis  graphene  diawali  dengan  proses stirring terhadap 2g  serbuk  grafit  (ukuran  150  µm,  kemurnian  99%)  dalam  80 ml H 2 SO 4 98% selama 4 jam yang diikuti dengan penambahan 8g  KMnO 4 dan  4g  NaNO 3 secara  bertahap  setelah stirring berjalan selama 1 jam. Hasil dari proses tersebut adalah berupa larutan  hitam  kehijauan  selama  proses  penambahan.  Selama proses stirring , larutan tersebut temperaturnya dijaga dibawah 20 0 C menggunakan ice bath . Setelah  4  jam stirring ,  larutan  dipindahkan  dari ice  bath , lalu stirring dilanjutkan  selama  24  jam  dan  temperatur  dijaga tetap  berada  pada  35 0 C  sehingga  menghasilkan  larutan berwarna  coklat.  Larutan  coklat  tersebut  selanjutnya ditambahkan  20  ml  H 2 O 2 30%,  sehingga  larutan  berubah warna  dari  coklat  tua  menjadi  kuning  cerah.  Larutan  kuning cerah  tersebut  kemudian  dipisahkan  endapan  dan  cairan dengan  proses centrifuging selama  1  jam  dengan  kecepatan 3000  rpm  sehingga  terbentuk  gel  dalam  larutan  yang  terpisah dengan  pelarutnya.  Endapan  tersebut  kemudian  dipisahkan, untuk  dilakukan  pencucian  pertama  menggunakan  HCl  5%, yang  terus  dilakukan  hingga  pH  endapan  tersebut  netral (pH=7)  dan  tidak  ada  ion  sulfat  didalamnya.  Yang  perlu menjadi  catatan  di  sini  adalah,  pada  pencucian  kedua  sampai pH netral dan tidak ada ion sulfat di dalamnya, pencucian yang dilakukan  hanya  menggunakan  air  suling.  Untuk  mendeteksi

## Analisa Pengaruh Komposisi
Graphene - TiO 2 terhadap Unjuk Kerja Dye Sensitized Solar Cell

## (DSSC)
Indera C. Pradana, dan Diah Susanti
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : santiche@mat-eng.its.ac.id
S
pH digunakan kertas lakmus pH, sedangkan untuk mendeteksi keberadaan  ion  sulfat  (SO 4 - )  digunakan  metode  titrasi  dengan BaCl 2 1M.
Setelah  pH  mencapai  netral  dan  titrasi  dengan  BaCl 2 tidak menghasilkan  endapan  sulfat,  selanjutnya  dilakukan  proses drying terhadap gel grafit oksida tersebut dalam sebuah muffle furnace dengan  temperatur  110 0 C  selama  12  jam,  sehingga didapatkan  lembaran  grafit  oksida  yang  tipis  dan  berwarna kehitaman  yang  kemudian  dilarutkan  sebanyak  40  mg  dalam 40  ml  air  suling  menggunakan magnetic  stirrer hingga didapatkan larutan grafit oksida yang homogen. Larutan grafit oksida  tersebut  kemudian  diultrasonikasi  selama  90  menit sehingga  didapatkan  larutan graphene oksida.  Setelah  itu,  10 ml  larutan  HCl  35%  ditambahkan  pada  larutan graphene oksida  tersebut  dalam  kondisi non-stirring .  Selanjutnya, sebanyak  1,6  g  serbuk  Zink  (Zn)  ditambahkan  agar  terjadi proses  reduksi.  Pada  proses  reduksi  tersebut  akan  terbentuk letupan-  letupan  kecil  gelembung  pada  permukaan  larutan yang  disertai  dengan  peningkatan  temperatur.  Fenomena tersebut  menandakan    bahwa  proses  reduksi  telah  berjalan. Apabila  reaksi  reduksi  tersebut  telah  selesai,  yang  ditandai dengan  hilangnya  gelembung-  gelembung  kecil  pada  larutan, dilakukan proses stirring 30 menit untuk homogenisasi larutan. Setelah  itu,  dilakukan  penambahan  HCl  (35%)  untuk  kedua kalinya  sebanyak  10  ml  yang  bertujuan  untuk  menghilangkan sisa  Zn  yang  masih  ada  di  larutan.  Proses  penambahan  HCl tersebut  menghasilkan  endapan  hitam  yang  selanjutnya dilakukan  pencucian  pertama  menggunakan  HCl  5%. Pencucian  kedua  dan  seterusnya,  hingga pH larutan graphene oksida netral (pH=7) dilakukan dengan air suling.
Setelah  pH  mencapai  netral,  endapan  graphene  oksida dimasukkan  ke  dalam  autoclave  untuk  dilakukan  proses hidrotermal  dalam  sebuah muffle  furnace dengan  temperatur hidrotermal  160 O C  selama  12  jam  sehingga  didapatkan lembaran atau serpihan graphene berwarna hitam .
B. Fabrikasi Lapisan Komposit Graphene- TiO 2 Serbuk TiO 2 P-25 seberat 3,5g dengan berbagai fraksi massa graphene (0wt %, 5wt %, 10wt % and 15wt %), dan PEG-400 sebanyak  15  ml  dicampur  menggunakan magnetic  stirrer sampai  merata.  Selanjutnya,  pasta  TiO 2 di- spin  coating pada substrat  kaca  FTO  dengan  kecepatan  2000  rpm  selama  30 detik sehingga terbentuk lapisan TiO 2 - graphene Lapisan  yang  terbentuk  tersebut  kemudian  di  kalsinasi dalam  sebuah muffle  furnace pada  temperatur  450 o C    selama satu  jam.  Setelah  itu,  lapisan  elektroda  tersebut  dicelupkan pada larutan dye selama 1 hari (24 jam).

## C. Preparasi Larutan Dye
Larutan dye dibuat  menggunakan  ekstrak  bunga  geranium ( Geranium sylvaticum ), ekstrak daging bawang merah ( Allium ascalonicum ), bunga pohon kayuputih ( Melaleuca leucadendron ),  daun  pohon  pucuk  merah  ( Oleina  Syzygium ) dan  daun  sirih  merah  ( Piper  crocatum )    dengan  konsentrasi 0,52  g/mL.  Bahan dye yang  digunakan  sebanyak  13  gr  dan pelarut  sebanyak  50  ml  yang  meliputi  21  ml  ethanol,  4  ml asam asetat (CH 3 COOH), dan 25 ml aquades.
Ekstrak  dibuat  dengan  menghaluskan  bunga  geranium ( Geranium sylvaticum ), ekstrak daging bawang merah ( Allium ascalonicum ), bunga pohon kayuputih ( Melaleuca leucadendron ),  daun  pohon  pucuk  merah  ( Oleina  Syzygium ) dan daun sirih merah ( Piper crocatum ) menggunakan blender . Setelah halus, masing-masing ditambahkan 21 ml ethanol, 4 ml asam  asetat  (CH 3 COOH),  dan  25  ml  aquades  lalu  diaduk sampai  rata.  Kemudian  diamkan  selama  24  jam  untuk mendapatkan  hasil  ekstraksi  yang  maksimal.  Setelah didiamkan  selama  24  jam,  lalu  disaring  dengan menggunakan kassa steril untuk mendapatkan larutan dye -nya.

## D. Preparasi Larutan Elektrolit DSSC
Larutan  elektrolit  DSSC  dibuat  dengan  melarutkan campuran antara 0,8 g KI 0,5 M ( Pottassium Iodide ) ke dalam larutan  polietilena  glikol  (PEG)  400 sebanyak  10  ml, kemudian  diaduk  secara  merata.  Selanjutnya,  ditambahkan 0,127  g  I 2 ( Iodine )  ke  dalam  larutan  tersebut  sampai  ketiga bahan tersebut terlarut dengan sempurna.

## E. Sensitisasi Lapisan Komposit Graphene- TiO 2
Sensitisasi  terhadap layer oksida  dilakukan  dengan mencelupkan  lapisan  fotoelektroda Fluorine  Tin-doped  Oxide (FTO)  yang  telah  dilapisi  dengan layer TiO 2 dan  TiO 2 - graphene yang  telah  dikalsinasi  ke  dalam  larutan dye . Selanjutnya,  kaca  FTO  diletakkan  dengan  posisi layer oksida menghadap  ke  atas.  Lalu  didiamkan  selama  24  jam  sehingga larutan dye menyerap sempurna ke dalam layer oksida. Setelah didiamkan  di  dalam  larutan dye tersebut, layer FTO  dibilas dengan  aquades  dan ethanol dan  dikeringkan  dengan  kertas tissue.

## F. Preparasi Counter Katalis Elektroda
Pada  penelitian  ini,  digunakan counter katalis  elektroda berupa kaca FTO yang telah di- sputter dengan lapisan Pd/Au menggunakan mesin coating  Quantachrome untuk didapatkan penyebaran  yang  merata  dari coating Pd/Au  pada  kaca Fluorine  Tin-doped  Oxide (FTO)  yang  konduktif  selama  90 menit.

## G. Perakitan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)
Pada penelitian ini, perakitan Dye Sensitized Solar dilakukan sebagai berikut:
1. Kaca  FTO  dengan layer  graphene -  TiO 2 yang  telah disensitasi dan sebuah counter elektroda Pd/Au ditumpuk dengan  permukaan  yang  saling  berhadapan.  Kemudian, kaca FTO disusun membentuk sebuah struktur sandwich 2. Diberikan offset pada  bagian  ujung  dari  masing-masing elektroda sebesar 0,5 cm untuk kontak elektrik.
3. Kedua  bagian  pinggiran  sel Dye  Sensitized  Solar  Cell yang tidak diberi offset dijepit dengan penjepit kertas.
4. Kemudian  diteteskan  2  –  3  tetes  larutan  elektrolit triiodide dari kedua ujung offset prototipe Dye Sensitized Solar  Cell. Pastikan  larutan  elektrolit  menyerap sempurna ke seluruh layer oksida.
5. Dye  Sensitized  Solar  Cell sudah  siap  untuk  diuji kelistrikannya.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Pengujian UV-Vis
Spektrofotometri  UV  Vis  dilakukan  menggunakan Thermo Genesys 10S UV-Vis Spectrometer terhadap dye dengan tujuan untuk  mengetahui  absorbansinya  terhadap  cahaya.  Sampel  uji yang  digunakan  pada  pengujian  ini  berupa  beberapa  kandidat larutan dye yang  terbuat  dari  ekstrak  bunga  geranium ( Geranium sylvaticum ), ekstrak daging bawang merah ( Allium ascalonicum ), bunga pohon kayuputih ( Melaleuca leucadendron ),  daun  pohon  pucuk  merah  ( Oleina  Syzygium ) dan daun sirih merah ( Piper crocatum ).
Salah  satu  pertimbangan  utama  dalam  pemilihan  dye  yang optimal,  adalah  bagaimana  kemampuan  absorbsi  dye  tersebut terhadap  cahaya.  Cahaya  yang  dipertimbangkan  untuk memenuhi  kriteria  dye  yang  baik  merupakan  cahaya  yang memiliki spektrum cahaya tampak (rentang panjang gelombang cahaya 380- 700 nm).
Dari pengukuran spektrofotometri yang dilakukan, didapatkan data berupa panjang gelombang cahaya
( wavelength )  yang  dapat  diabsorbsi  (dalam  skala  nm),  dan intensitas absorbansinya. Data hasil pengujian absorbansi UV- Vis antara lain sebagai berikut:
Dari  data  di  atas,  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  pada rentang panjang gelombang tampak , dye dari bunga Geranium memiliki absorbansi tertinggi dengan intensitas sebesar 4,5455 pada panjang gelombang 380 nm. Intensitas yang relatif tinggi dibandingkan dengan kandidat dye lainnya menandakan bahwa dye dari  ekstrak  bunga  geranium  memiliki  kemampuan  untuk menyerap  cahaya  matahari  yang  paling  baik  dibandingkan
dengan kandidat dye yang lainnya.
Selain  memiliki  intensitas  yang  tertinggi, dye dari  ekstrak bunga  geranium  juga  memiliki  kelebihan  yang  tidak  dimiliki oleh kandidat dye yang lain, yaitu memiliki puncak absorbansi kedua yang intensitasnya relatif tinggi. Yang dimaksud dengan puncak absorbansi kedua merupakan puncak yang intensitasnya  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  puncak
berintensitas  tertinggi,  yang  berada  dalam  rentang  spektrum cahaya tampak. Adapun secara rinci, spektrum dye dari bunga geranium dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Pengaruh dari adanya rentang kedua yang relatif tinggi pada dye dari  ekstrak  bunga  geranium  tersebut  adalah  semakin banyak  spektrum  warna  pada  cahaya  yang  terabsorbsi  oleh dye .  Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini  digunakan dye dari ekstrak dari bunga geranium.
Nilai  absorbansi  dye  geranium  diatas  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  yang  telah  dilakukan  oleh  Nafi  [3]
Gambar 1.  Grafik Absorbansi Untuk Berbagai Kandidat Dye
Tabel 1. Panjang gelombang dan absorbansipuncak spektrum UV-Vis untuk berbagai kandidat dye Dye Puncak (Rentang Cahaya Tampak) Spektrum Warna Wavelength (nm) Absorbance Geranium ( Geranium sylvaticum ) 380 4,5455 Ungu Bawang Merah ( Allium ascalonicum ) 385 4,390 Ungu Bunga Kayuputih ( Melaleuca leucadendron ) 520 4,479 Kuning Daun Pucuk Merah ( Oleina Syzygium ) 475 4,450 Biru Daun Sirih Merah ( Piper crocatum ) 410 3,821 Merah Gambar 2.  Spektrum absorbansi UV- Vis dye ekstrak bunga Geranium
Tabel 2. Panjang gelombang dan absorbansipuncak spektrum UV-
Vis untuk berbagai kandidat dye Panjang Gelombang Absorbansi Spektrum 335 4.691 Ultraviolet 540 3.638 Hijau .
Prasetya  [4],  dan  Nadeak  [5].  Nafi  (2013) melaporkan bahwa dye  dari  ekstrak  daging  terung  belanda  ( Solanum  betaceum ) memiliki  absorbansi  sebesar  3,720  pada wavelength 495  nm. Prasetya  (2012)  melaporkan  bahwa dye dari  ekstrak  daging terung  belanda  ( Solanum  betaceum )  memiliki  absorbansi sebesar  4,036  pada wavelength 499  nm.  Nadeak  (2012) melaporkan  bahwa dye dari  ekstrak  buah  naga  merah ( Hylocereus  polyrhizus )  memiliki  absorbansi  sebesar  3,300 pada wavelength 538 nm.
B. Hasil X-ray Diffractometry (XRD)
X-ray  diffractometry (XRD)  dilakukan  untuk  mengamati struktur dan fasa yang terbentuk pada grafit, grafit oksida dan graphene serta  mengamati  struktur  yang  dihasilkan  pada permukaan  DSSC.  Pada  penelitian  ini,  pengujian  XRD dilakukan  dengan  menggunakan X-ray  Diffractometer  Philips Analytical . Pengamatan menggunakan XRD dilakukan pada
sudut  2ϴ  =  5 o –  90 o dengan    λ  Cu-Kα  1,54060  Å.  Hasil XRD  dari  grafit,  grafit  oksida,  dan graphene dapat dibandingkan pada gambar berikut:
Dari  gambar  3  dapat  dilihat  untuk  material  grafit,  hasil difraksinya  tertinggi  terdapat  pada  2ϴ  =  26,4866 o dengan  d- spacing sebesar  3,36527  Å,  puncak tersebut apabila grafit telah teroksidasi  seluruhnya  menjadi  grafit  oksida  tidak  tampak kembali  dan  muncul  puncak  baru  pada  2ϴ  =  13,66 o yang memiliki d- spacing = 7,4168 Å. Dengan d- spacing grafit oksida yang lebih  lebar  daripada  grafit,  dapat  ditunjukkan  adanya  gugus- gugus  fungsi  oksigen  dalam  grafit  oksida  yang  teridentifikasi pada  puncak  2θ  =  13,66 O dengan  d-spacing  =  7,4168  Å. Puncak  grafit  oksida  tersebut  berubah  lagi  dengan  tereduksi dan  terkelupasnya  lapisan-  lapisan  grafit  oksida  menjadi graphene .  Puncak  material graphene teridentifikasi  pada puncak  2θ  =  25,65  dengan  d- spacing =  3,473Å.  Nilai  d- spacing yang  lebih  kecil  dibanding  grafit  oksida  menunjukkan  bahwa grafit oksida telah tereduksi menjadi graphene . Selain itu nilai
d-spacing graphene yang  lebih  besar  daripada  grafit mengindikasikan  bahwa  telah  terjadi  pengelupasan  lapisan grafit. [6]
Pengujian XRD pada DSSC dilakukan dengan menggunakan  sampel  lapisan  Titanium  Dioksida  (TiO 2 )  dan TiO 2 dengan  komposisi graphene 5;  10;  15%  yang  telah terdeposisi di kaca konduktif FTO. Pengujian terhadap DSSC
dimaksudkan  untuk  mengamati  fasa  dan  struktur  yang terbentuk pada elektroda kerja DSSC yang terdiri dari material semikonduktor  TiO 2 yang  dikompositkan  dengan  berbagai variasi  persentase graphene .  Hasil  pengujian  XRD  untuk berbagai variasi antara lain sebagai berikut:
Dari  gambar  di  atas  dapat  diamati  pada  variasi  0%,  fasa TiO 2 yang  terbentuk  adalah  fasa  anatase.  Fasa  anatase  dapat diketahui dengan mencocokkan data yang didapat menggunakan standar ICDD nomor 01-070-7348. Penggunaan TiO 2 nanopartikel  fase  anatase  pada  DSSC  sangat  potensial untuk mencapai efisiensi lebih tinggi dalam mengubah cahaya menjadi  listrik  karena  mempunyai  kemampuan  fotoaktif  yang tinggi.  Fotokatalisis  adalah  suatu  proses  yang  dibantu  oleh adanya cahaya dan material katalis [7].
Yang  perlu  menjadi catatan di sini adalah antara 0%, 10%, 15%  tidak  ada  perbedaan  signifikan  pada  data  XRD-nya. Perbedaan  seharusnya  timbul  karena  pada  10%  dan  15% terdapat  penambahan graphene yang  seharusnya  berdampak pada  munculnya  puncak  difraksi graphene pada  data  XRD. Namun,  fenomena  tersebut  tidak  terjadi,  karena  salah  satunya karena  material graphene dalam  campuran  TiO 2 - graphene kristalinitasnya  lebih  rendah  dengan  kristalinitas  TiO 2 ,  karena graphene bersifat amorf (tidak  memiliki  struktur  kristal), sehingga ketika didifraksi dengan sinar-x, tidak memunculkan puncak  pada  data  difraksi  XRD  sebagaimana  yang  telah dilaporkan  oleh  N.R.  Khalid,  dkk.  [8]  pada  kompositisasi graphene dengan  TiO 2 ,  puncak graphene pada  XRD  dapat tidak  muncul  karena  karakteristik  puncak graphene pada posisi  25,9 o yang  memiliki  intensitas  yang  relatif  lemah  dan mengalami overlap dengan  puncak  TiO 2 anatase  pada  25,4 O
Gambar 3.  Hasil XRD untuk Grafit, Grafit Oksida, dan Graphene .
Tabel 3. Data puncak tertinggi untuk material grafit, grafir oksida,
dan graphene Sampel 2ϴ ( o ) FWHM d-spacing (Å) Grafit 26,4866 0,1004 3,36527 Grafit Oksida 13,6600 2,2059 7,41680 Graphene 25,6505 0,4015 3,47302 Gambar 4.  Hasil XRD untuk TiO2- 0% Graphene, 5% Graphene, 10% Graphene, 15% Graphene.
yang  memiliki  intensitas  jauh  lebih  tinggi  daripada  puncak graphene tersebut.
Selain itu, pada gambar  4 terdapat puncak pada data XRD. Puncak  tersebut  bukanlah  puncak  untuk  material graphene karena  posisinya  berada  pada  2ϴ  27,4643 o dan  d-spacing sebesar  3,24496  Å,  sehingga  dalam  kata  lain  dapat disimpulkan  bahwa  puncak  tersebut  adalah  puncak  untuk material  grafit.  Grafit  tersebut  dapat  muncul  karena  proses oksidasi,  reduksi,  ultrasonikasi  ataupun  hidrotermal  yang kurang  cermat  pada  proses  sintesis graphene ,  sehingga  reaksi yang  diharapkan  berjalan  belum  sesuai  dengan  yang diharapkan.

## C. Hasil Pengamatan Scanning Electron Microscopy (SEM)
Pengujian SEM dilakukan untuk mengetahui apakah proses sintesis  material graphene yang  dilakukan  berhasil  dengan mengamati morfologi dari material graphene yang dibandingkan  dengan  grafit,  grafit  oksida,  dan  proses  sintesis
graphene yang  telah  dilakukan  sebelumnya.  Pengamatan terhadap  morfologi  ini  dilakukan  menggunakan  instrumen SEM FEI  Inspect  S50 .  Hasil  SEM  dari  grafit,  grafit  oksida, dan graphene dapat dibandingkan dari gambar di bawah ini Dari  Gambar  5  dapat  diamati  perubahan  morfologi  selama proses  sintesis graphene .  Pada  awal  sebelum  proses  sintesis, grafit  yang  digunakan  sebagai  bahan  baku  sintesis  adalah berbentuk serbuk. Grafit merupakan tumpukan dari  lembaran- lembaran tipis graphene sehingga ketika diamati dengan SEM, morfologi  yang  didapatkan  berupa  serpihan-  serpihan  yang tebal sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5. Proses oksidasi yang  dialami  grafit  selanjutnya  dalam  proses  sintesis, menghasilkan grafit oksida yang morfologinya diamati dengan SEM  tidak  jauh  berbeda  dengan  grafit,  tebal.  Namun demikian,  karena drying yang  dilakukan  setelah  proses oksidasi grafit menghasilkan grafit oksida berbentuk lembaran,
morfologi flake yang  ada  pada  grafit  tidak  lagi  ditemui  pada grafit  oksida.  Seiring  dengan  proses  sintesis  yang  berjalan, proses  reduksi,  ultrasonikasi  dan  hidrotermal  yang  dilakukan mendapatkan graphene sebagai  hasil  akhir  yang  strukturnya berupa lembaran tipis transparan karena terkelupasnya lapisan- lapisan tebal grafit selama proses sintesis yang menjadi salah satu parameter dari berhasilnya proses sintesis graphene [9]. Pengamatan  SEM  pada  DSSC  bertujuan  untuk  melihat  dan membandingkan  morfologi  material  semikonduktor  sebelum dan sesudah dikompositkan dengan graphene . Hasil SEM dari DSSC  dapat  dilihat  pada  gambar  7.  Dari  gambar  7 dapat kita ketahui  bahwa  dengan  penambahan graphene dalam  TiO 2 dapat  menimbulkan  gumpalan  pada  TiO 2 .  Gumpalan  (atau disebut  juga  sebagai aglomerat) tersebut dapat  muncul karena pada  saat  pencampuran  TiO 2 dengan  graphene  yang menggunakan  pelarut  larutan  Polietilena  Glikol,  proses pencampuran  basah  yang  terjadi  tidak  berlangsung  secara merata.  Akibat  dari  fenomena  tersebut,  partikel-  partikel partikel-partikel  yang  memiliki  muatan  yang  sama  cenderung untuk berkumpul menjadi satu. Adapun karena pada penelitian
ini  ukuran  partikel  dan  persentase  massa  TiO 2 lebih  dominan daripada graphene , maka partikel tersebut memiliki kecenderungan  yang  lebih  besar  untuk  mengalami  aglomerasi (penggumpalan) [10].

## D. Hasil Pengukuran Sifat Kelistrikan DSSC
Gambar  5.    Morfologi  grafit  (a), grafit oksida (b) dan graphene (c) diamati dengan SEM perbesaran 5000×
Gambar  6.    Morfologi Cross-sectional DSSC    (a)  0%,  (b)  5%  , (c) 10%, (d) 15%
Tabel 4. Nilai Kelistrikan DSSC Pada Berbagai Variasi Komposisi
Graphene
Sampel I sc (A) V oc (mV) P max (mW) FF η (%) 0% 0,0073 160 4,21 x 10 -4 0,36 0,00042 5% 0,0265 189,839 32,6 x 10 -4 0,65 0,00326 10% 0,0130 595,198 52,3 x 10 -4 0,69 0,00532 15% 0,0051 265,259 8,15 x 10 -4 0,60 0,00082
Pengujian  sifat  kelistrikan  DSSC  dilakukan  dengan menggunakan Keithley  2606A  i-V  Measurement .  Pengukuran dilakukan  untuk  mengetahui electrical  properties dari  DSSC. Adapun  data  kelistrikan  untuk  berbagai  variasi  komposisi graphene dapat  dilihat  pada  gambar  7  dan  tabel  4.  Dari gambar  7  dapat  diketahui  bahwa  dengan  penambahan graphene dari  0%    sampai  10%  akan  meningkatkan  efisiensi
DSSC,  hingga  pada  penambahan    15%  nilai  efisiensi  tersebut merosot.  Fenomena  tersebut  dapat  terjadi  karena  pada kompositisasi  TiO 2 dengan graphene , graphene berperan sebagai jembatan dari lapisan TiO 2 yang bersifat porous . Dengan  semakin  meningkatnya  persentase graphene dalam TiO 2 ,  dapat  meningkatkan specific  surface  area lapisan  TiO 2 meningkat, sehingga dampaknya dapat meningkatkan kemampuan  elektroda  kerja  dalam  mengabsorbsi dye . Akhirnya  cahaya  matahari  yang  ditangkap dye akan  lebih banyak, dan efisiensi dari DSSC akan semakin meningkat pula. Ketika  melewati  batas  maksimal  penambahan  sebesar  10%, partikel graphene akan  teragregasi  dan  menutupi  permukaan TiO 2 sehingga specific surface area -nya menurun. Dampaknya, kemampuan elektroda kerja dalam menyerap dye akan menurun juga, sehingga kemampuannya dalam menyerap cahaya  matahari  menurun  dan  nilai efisiensinya akan semakin menurun pula.
Selain  itu, graphene dalam  TiO 2 juga  dapat  berperan sebagai penghubung pada struktur TiO2 yang porous . Dengan adanya graphene dalam TiO 2 , muatan dari dye dapat ditangkap oleh graphene dan secara cepat dapat diteruskan dengan cepat ke  partikel  TiO 2 yang  selanjutnya.  Fenomena  tersebut menyebabkan  jarak  penghantaran charge menjadi  lebih pendek  sehingga  J sc dapat  ditingkatkan.  Namun  apabila melebihi  batas  maksimum  penambahannya, graphene dapat menutupi  permukaan  TiO 2 ,  sehingga  akibatnya  akan mengganggu  penghantaran charge dari  satu  partikel  TiO 2 ke partikel  yang  lain,  hal  tersebut  dapat  membuat  rekombinasi charge tidak dapat dikendalikan, dan short circuit akan dengan mudah terjadi. Apabila hal yang seperti demikian terjadi, maka
secara  otomatis  nilai  efisiensi  yang  didapatkan  DSSC  akan semakin menurun [2].

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dye-sensitized  Solar  Cell (DSSC)  berhasil  difabrikasi menggunakan material semikonduktor
TiO 2 yang
dikompositkan  dengan graphene dan dye dari  ekstrak  bunga geranium  dengan  konversi  energi  cahaya  matahari  menjadi energi  listrik  paling  maksimal  pada  variasi  10  wt% graphene dengan efisiensi 0,00532%, daya maksimal (P max ) 52,3 X 10 -4 W;  dan fill  factor sebesar  0,69.  Apabila  penambahan dilakukan  melebihi  10%, graphene akan  menghalangi  proses penghantaran charge dan  absorbsi dye sehingga  menurunkan efisiensi DSSC.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis I.C.P. mengucapkan terima kasih kepada Kementrian  Pendidikan  dan  Kebudayaan  Republik  Indonesia atas dukungan pembiayaan dan fasilitas yang diberikan melalui Hibah  Penelitian  Unggulan  2014  (pendanaan  BOPTN)  dan Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  (ITS)  –  Surabaya, Indonesia.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] D.  Rohi,  “Alternatif  Pembangkit  Tenaga  Listrik  yang  Ramah  Lingkungan  di Indonesia,” Prosiding EECCIS (2008).
[2] X. Fang, M. Li, K. Guo, X. Liu, Y. Zhu, B. Sebo, X. Zhao. “Graphene-compositing optimization of the properties of dye-sensitized solar cells,” Solar Energy , Vol. 101 (2014) 176-181.
[3] M. Nafi, dan D. Susanti. “Aplikasi Semikonduktor TiO 2 dengan Variasi Temperatur dan Waktu Tahan Kalsinasi Sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan Dye dari Ekstrak Buah Terung Belanda (Solanum betaceum),” Tugas Akhir S1, Jurusan Teknik  Material  dan  Metalurgi,  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember,  Surabaya, Indonesia (2013).
[4] A.N.  Prasetya,  D.  Susanti.  “Pengaruh  Temperatur  Kalsinasi  pada  Kaca  FTO  yang di-coating  ZnO  terhadap  Efisiensi  DSSC  (Dye  Sensitized  Solar  Cell)  yang Menggunakan  Dye  dari  Buah  Terung  Belanda  (Solanum  betaceum),”  Tugas  Akhir S1,  Jurusan  Teknik  Material  dan  Metalurgi,  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember, Surabaya, Indonesia (2013).
[5] S.M.R.  Nadeak,  D.  Susanti.  “Variasi  Temperatur  dan  Waktu  Tahan  Kalsinasi Terhadap  Unjuk  Kerja  Semikonduktor  TiO 2 Sebagai  Dye  Sensitized  Solar  Cell (DSSC)  dengan  Dye  dari  Ekstrak  Buah  Naga  Merah,”  Tugas  Akhir  S1,  Jurusan Teknik  Material  dan  Metalurgi,  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember,  Surabaya, Indonesia (2012)
[6] J. Hae-Mi, C. Sung-Ho, S. Hun. “X-Ray Diffraction Pattern of Thermally Reduced Graphenes,” Journal of The Korean Physics Society , Vol. 57 (2010) 1649 – 1652 [7] V. Ekasari, G. Yudoyono. “Fabrikasi DSSC dengan Dye  Ekstrak  Jahe  Merah (Zingiber Officinale Linn  Var.  Rubrum)  Variasi  Larutan  TiO 2 Nanopartikel Berfase Anatase dengan  Teknik Pelapisan Spin Coating”  Jurnal  Sains  dan  Seni POMITS, Vol.  2 (2013)  2337-3520
[8] N.R.  Khalid,  E.  Ahmed,  Z.  Hong,  L.  Sana,  M.  Ahmed.  “Enhanced  photocatalytic activity  of  graphene  TiO2  composite  under  visible  light  irradiation,” Current Applied Physics . Vol. 13 (2013)  659 - 663
[9] Y.  Pradesar,  D.  Susanti.  “Pengaruh Waktu Ultrasonikasi dan Waktu Tahan Proses Hydrothermal  Terhadap  Struktur  dan  Sifat  Listrik  Material  Graphene,”  Tugas Akhir  S1,  Jurusan  Teknik  Material  dan  Metalurgi,  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember, Surabaya (2014)
[10] Widyastuti,  E.S.  Siradj,  D.  Priadi,  A.  Zulfia.  “Kompaktibilitas  Komposit Isotropik Al/  Al 2 O 3 dengan  Variabel  Waktu  Tahan  Sinter,” Makara,  Sains. Vol.  12  (2008) 113-119
Gambar  7.    Perbandingan  Kurva  Untuk  Keempat  Variasi Komposisi Graphene