ii

PENGARUH PENCAMPURAN DYE ALAMI

ANTOSIANIN, KURKUMIN, DAN KLOROFIL

TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL

(DSSC)

Disusun oleh :

MAYA DWI FISTIANI

M0213055

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

MARET 2017

iii

iv

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul

“PENGARUH PENCAMPURAN DYE ALAMI TERHADAP KINERJA DYE

SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan

saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau

ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali

telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan telah ditulis

di bagian ucapan terima kasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara

bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta, Maret 2017

Maya Dwi Fistiani

vi

MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum sampai mereka

mengubah keadaan diri mereka sendiri”

(QS. [13] : 11)

vii

PERSEMBAHAN

Karya ini saya persembahkan untuk :

1. Bapak, Ibu, dan keluarga besar atas segala bentuk dukungan dan doa yang

telah diberikan kepada penulis.

2. Keluarga besar Material Research Group

3. Teman-teman seperjuangan Entitas Mahasiswa Fisika 2013 (EMF’13)

viii

Pengaruh Pencampuran Dye Alami Antosianin, Kurkumin, dan Klorofil

terhadap Kinerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

MAYA DWI FISTIANI

Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian ini mengkaji pengaruh pencampuran dye alami terhadap kinerja

DSSC. Pencampuran dye bertujuan untuk memperlebar daerah serapan dye alami.

Dye yang digunakan adalah antosianin, kurkumin, dan klorofil. Antosianin

diekstraksi dari kol merah, kurkumin dari kunyit, sedangkan klorofil dari daun

bayam. Komposisi dye campuran divariasikan dengan perbandingan volume

larutan antosianin:kurkumin dan antosianin:klorofil masing-masing 25%:75%,

50%:50%, dan 75%:25%. Karakterisasi sifat optik dan fotovoltaik I-V diukur

menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan Keithley I-V meter. Hasil karakterisasi

UV-Vis menunjukkan bahwa campuran dye memiliki serapan panjang gelombang

yang lebih lebar dibandingkan dengan dye tunggal. Hasil karakterisasi I-V

menunjukkan bahwa campuran antosianin-kurkumin dapat meningkatkan efisiensi

DSSC pada perbandingan 25%:75% dengan efisiensi sebesar 0,07%. Campuran

antosianin-klorofil belum mampu meningkatkan efisiensi DSSC karena penurunan

absorbansi yang cukup drastis.

Kata kunci : DSSC, campuran dye, antosianin, kurkumin, klorofil.

ix

The Effect of Anthocyanin, Curcumin, and Chlorophyll Natural Dyes

Mixture on The Performance of Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)

MAYA DWI FISTIANI

Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences

Sebelas Maret University

ABSTRACT

This research investigated the effect of natural dyes mixture on the

performance of DSSC. The dyes mixture aim to widen the light absorption region

of natural dye. The natural dyes were used from anthocyanin, curcumin, and

chlorophyll. The anthocyanin extracted from red cabbage, curcumin from turmeric,

and chlorophyll from spinach leaves. The composition variations of

anthocyanin:curcumin and anthocyanin:chlorophyll dyes mixture by volume ratios

of 25%:75%, 50%:50%, and 75%:25%, respectively. The optical properties and

photovoltaic I-V characteristic were characterized using UV-Vis spectrophotometer

and Keithley I-V meter. The absorption spectra showed that the dyes mixture had

wider absorption wavelength than to one dye. I-V characteristic showed that

anthocyanin-curcumin mixture dyes enhaced the efficiency of DSSC at a volume

rasio 25%:75% with efficiency 0,07%. The dyes mixture of anthocyanin-

chlorophyll mixture did not enhance DSSC efficiency because of absorbance

decreasing drastically.

Keywords : DSSC, dye mixture, anthocyanin, curcumin, chlorophyll.

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi sebagai

bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains. Skripsi ini memuat hasil

penelitian yang telah penulis lakukan terkait pengembangan Dye Sensitized Solar

Cell (DSSC) dengan judul “PENGARUH PENCAMPURAN DYE ALAMI

TERHADAP KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)”.

Dalam penyusunan maupun penulisan Skripsi ini tidak terlepas dari peran

serta dari berbagai pihak, maka dari itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu, ayah, dan adik yang telah memberikan doa, motivasi, dan

dukungannya.

2. Simbah Tukiyem dan Sinem yang telah memberikan doa dan dukungan.

3. Kakakku, Ita Fistifa Ekawati, yang telah memberikan doa, motivasi, dan

saran dalam penulisan Skripsi ini.

4. Ibu Dr. Yofentina Iriyani, S.Si., M.Si. selaku pembimbing akademik yang

telah membimbing, memotivasi, dan memberikan arahan.

5. Bapak Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si. selaku pembimbing pertama yang

senantiasa memberikan dukungan, bimbingan, dan saran dalam proses

awal hingga pengerjaan Skripsi ini berakhir.

6. Bapak Dr. Agus Supriyanto, S.Si., M.Si. selaku pembimbing kedua yang

telah memberikan dukungan dan bimbingan dalam pengerjaan Skripsi ini.

7. Mbak Dinasti, Mbak Endang, Anggit, Sistha, dan rekan-rekan Material

Research Group lainnya yang telah memberikan dukungan dan bantuan

dalam proses penelitian.

8. Mbak Nor Shalina, Naila, Luluk, serta teman-teman seperjuangan Entitas

Mahasiswa Fisika 2013 (EMF’13) yang senantiasa memberikan doa,

dukungan, semangat, dan bantuan.

Semoga Allah SWT senantiasa memberikan balasan rahmat kepada kalian semua.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari

sempurna, namun penulis berharap bahwa Skripsi ini akan memberikan manfaat

xi

bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya di bidang sel surya

DSSC.

Surakarta, Maret 2017

Penulis

xii

PUBLIKASI

Sebagian Skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENCAMPURAN DYE

ALAMI ANTOSIANIN, KURKUMIN, DAN KLOROFIL TERHADAP

KINERJA DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC)” telah dipublikasikan pada

Jurnal Fisika dan Aplikasinya (JFA) edisi Januari 2017 Volume 13 Nomer 1 dengan

judul jurnal “Pengaruh Komposisi Campuran Antosianin-Klorofil sebagai

Fotosensitizer terhadap Efisiensi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)”.

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

PERNYATAAN .............................................................................................. v

MOTTO .......................................................................................................... vi

PERSEMBAHAN ........................................................................................... vii

ABSTRAK ...................................................................................................... viii

ABSTRACT .................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR .................................................................................... x

PUBLIKASI .................................................................................................... xii

DAFTAR ISI ................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvii

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................ xix

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................1

1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................................1

1.2. Batasan Masalah ...............................................................................2

1.3. Rumusan Masalah ............................................................................3

1.4. Tujuan Penelitian ..............................................................................3

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................4

2.1. Sel Surya ..........................................................................................4

2.2. Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) ...................................................4

2.2.1. Struktur DSSC ........................................................................4

2.2.2. Mekanisme Kerja DSSC ........................................................5

2.2.3. Material DSSC .......................................................................6

2.2.3.1. Substrat ......................................................................6

2.2.3.2. Semikonduktor TiO2 ..................................................6

2.2.3.3. Antosianin sebagai Dye .............................................6

xiv

2.2.3.4. Kurkumin sebagai Dye ..............................................8

2.2.3.5. Klorofil sebagai Dye ..................................................9

2.2.3.6. Elektrolit ....................................................................11

2.2.3.7. Elektroda Lawan ........................................................11

2.3. Metode Spin Coating ........................................................................12

2.4. Karakterisasi DSSC ..........................................................................13

2.4.1. Karakterisasi Ultraviolet Visible (UV-Vis) ............................13

2.4.2. Karakterisasi Arus – Tegangan (I-V) .....................................13

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................16

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ..........................................................16

3.2. Alat dan Bahan .................................................................................16

3.2.1. Alat yang Akan Digunakan dalam Penelitian ........................16

3.2.2. Bahan yang Akan Digunakan dalam Penelitian .....................17

3.3. Prosedur Penelitian ...........................................................................17

3.3.1. Preparasi Substrat ...................................................................19

3.3.2. Pembuatan Pasta TiO2 dan Deposisi Lapisan TiO2 ................20

3.3.2.1. Pembuatan Pasta TiO2 ................................................20

3.3.2.2. Deposisi Lapisan TiO2 ...............................................20

3.3.3. Ekstraksi Dye..........................................................................21

3.3.3.1. Ekstraksi Antosianin ..................................................21

3.3.3.2. Ekstraksi Kurkumin ...................................................21

3.3.3.3. Ekstraksi Klorofil .......................................................22

3.3.4. Absorpsi Larutan Dye ke Lapisan TiO2..................................23

3.3.5. Karakterisasi UV-Vis .............................................................23

3.3.6. Deposisi Platina pada Elektroda Lawan .................................24

3.3.7. Assembly DSSC ......................................................................24

3.3.8. Karakterisasi I-V .....................................................................25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................26

1.1. Karakteristik Optik ...........................................................................26

1.1.1. Absorbansi Dye Campuran Antosianin-Kurkumin ................26

1.1.2. Absorbansi Dye Campuran Antosianin-Klorofil ...................27

xv

1.2. Karakteristik Listrik .........................................................................29

1.2.1. Karakteristik I-V DSSC dengan Dye Campuran Antosianin-

Kurkumin ...............................................................................29

1.2.2. Karakteristik I-V DSSC dengan Dye Campuran Antosianin-

Klorofil ..................................................................................31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................33

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................34

LAMPIRAN .......................................................................................................38

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Parameter-parameter DSSC campuran dye antosianin-kurkumin .....30

Tabel 4.2. Parameter-parameter DSSC campuran dye antosianin-klorofil .........32

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Mekanisme kerja DSSC .................................................................5

Gambar 2.2. Struktur kimia antosianin ...............................................................7

Gambar 2.3. Struktur kimia antosianin pada berbagai pH ..................................7

Gambar 2.4. Absorbansi antosianin ....................................................................8

Gambar 2.5. Struktur kimia kurkumin ................................................................8

Gambar 2.6. Struktur kurkumin pada berbagai kondisi ......................................9

Gambar 2.7. Absorbansi kurkumin .....................................................................9

Gambar 2.8. Struktur kimia klrorofil ..................................................................10

Gambar 2.9. Bentuk turunan klorofil karena degradasi ......................................10

Gambar 2.10. Absorbansi klorofil .......................................................................11

Gambar 2.11. Tahap-tahap proses spin coating ..................................................12

Gambar 2.12. Karakteristik I-V sel surya saat penyinaran ..................................14

Gambar 3.1. Alur penelitian ................................................................................18

Gambar 3.2. Substrat berupa kaca FTO ..............................................................19

Gambar 3.3. Alat ultrasonic cleaner ...................................................................19

Gambar 3.4. Proses stirring pasta TiO2 ..............................................................20

Gambar 3.5. Pola pelapisan TiO2 pada substrat kaca FTO .................................20

Gambar 3.6. Proses ekstraksi dye antosianin

(a) Proses penyaringan ..................................................................21

(b) Proses evaporasi dengan rotary evaporator ............................21

Gambar 3.7. Proses ekstraksi dye kurkumin

(a) Proses penyaringan ..................................................................22

(b) Proses evaporasi dengan rotary evaporator ............................22

Gambar 3.8. Proses ekstraksi dye kurkumin

(a) Proses penyaringan ..................................................................22

(b) Alat rotary evaporator .............................................................22

Gambar 3.9. UV-Visible Spectrophotometer Lambda 25....................................23

Gambar 3.10. Pola pelapisan karbon pada elektroda lawan ................................24

Gambar 3.11. Contoh sampel DSSC hasil assembly..........................................24

xviii

Gambar 3.12. Keithley I-V Meter 2602A ............................................................25

Gambar 4.1. Absorbansi campuran larutan dye antosianin-kurkumin ................26

Gambar 4.2. Absorbansi campuran larutan dye antosianin-klorofil ...................27

Gambar 4.3. Karakteristik I-V DSSC dengan campuran dye antosianin-

kurkumin ........................................................................................29

Gambar 4.4. Karakteristik I-V DSSC dengan campuran dye antosianin-

klorofil ...........................................................................................31

xix

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

𝐴 Absorbansi -

𝜀 Koefisien molar -

𝑐 Konsentrasi Mol/liter

𝑙 Tebal Meter (m)

𝑇 Transmitansi -

𝐼𝑡 Intensitas yang diteruskan Watt per meter

kuadrat (W/m2)

𝐼0 Intensitas masuk Watt per meter

kuadrat (W/m2)

𝐼 Arus Ampere (A)

𝐼𝑆𝐶 Arus short-circuit Ampere (A)

𝑉 Tegangan Volt (V)

𝑉𝑂𝐶 Tegangan open-circuit Volt (V)

𝑉𝑚𝑎𝑥 Tegangan maksimum Volt (V)

𝑃𝑚𝑎𝑥 Daya maksimum Watt (W)

𝑎 Luasan Meter kuadrat (m2)

FF Fill Factor -

𝜂 Efisiensi Persen (%)