2

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang MasalahPermasalahan energi bagi kelangsungan hidup manusia merupakan masalah besar yang dihadapi oleh hampir seluruh negara di dunia. Hal ini dikarenakan pesatnya pertumbuhan ekonomi dunia sehingga kebutuhan manusia akan sumber energi meningkat. Jumlah energi di seluruh dunia itu sendiri masih didominasi oleh sumber-sumber energi fosil utama yaitu minyak bumi, gas alam, dan batu bara. Energi baru dan terbarukan mulai mendapat perhatian sejak terjadinya krisis energi dunia pada tahun 70-an. Dalam peraturan presiden RI No.5/2006 tentang kebijakan Energi Nasional, tercantum target peningkatan energi terbarukan sebanyak 5%. Oleh karena itu beberapa sumber energi terbarukan disarankan sebagai alternative untuk mengatasi krisis energi saat ini diantaranya adalah sumber energi surya, biomassa, angin dan tenaga air (Kusumandari, 2009).Indonesia memiliki banyak potensi energi terbarukan, seperti tenaga air (termasuk minihidro), panas bumi, biomasa, angin dan surya (matahari) yang bersih dan ramah lingkungan, tetapi pemanfaatannya belum optimal. Belum optimalnya pemanfaatan energi terbarukan disebabkan biaya pembangkitan pembangkit listrik energi terbarukan, seperti tenaga surya, tidak dapat bersaing dengan biaya pembangkitan pembangkit listrik berbahan bakar energi fosil (bahan bakar minyak, gas bumi, dan batubara). Energi matahari bisa diubah menjadi listrik menggunakan efek fotovoltaik. Kata fotovoltaik mempunyai dua bagian : photo, diturunkan dari bahasa Yunani untuk cahaya dan volt yang berhubungan dengan listrik. Sehingga secara bahasa, fotovoltaik dapat diartikan cahaya-listrik. Proses perubahan cahaya (foton) menjadi listrik (voltase) disebut efek fotovoltaik.Secara geografis, Indonesia dilalui oleh garis khatulistiwa, sehingga Indonesia mempunyai sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata sekitar 4,8 kWh/m2 per hari di seluruh wilayah Indonesia (Irawan dan Ira, 2006). Dengan melimpahnya energi surya tersebut, Indonesia berpotensi untuk mengembangkan tenaga solar cell sebagai energi alternatif. Energi surya memungkinkan sebagai pembangkit energi di daerah-daerah terpencil. Hal inilah yang menjadi dasar dilakukannya pengembangan penelitian dalam pembuatan sel surya. Sel surya berbasis silikon merupakan jenis sel surya yang banyak digunakan saat ini. Walaupun sel surya sekarang didominasi oleh bahan silikon, masalah mahalnya biaya produksi dan proses fabrikasinya yang tidak sederhana menjadi suatu kendala.Seiring dengan perkembangan teknologi, dominasi tersebut bertahap mulai tergantikan dengan hadirnya sel surya generasi terbaru, yaitu Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). Keunggulan dari DSSC adalah tidak memerlukan bahan dengan kemurnian tinggi sehingga biaya produksinya relatif rendah. Selain itu, berbeda dengan sel surya konvensial yang semua proses melibatkan bahan silikon itu sendiri, pada DSSC absorpsi cahaya dan separasi muatan listrik terjadi pada proses yang terpisah. Absorpsi cahaya dilakukan oleh molekul dye dan separasi muatan oleh semikonduktor anorganik nanokristal yang memiliki celah pita besar. Salah satu semikonduktor yang sering digunakan adalah TiO2 (titanium dioksida). Hal ini dikarenakan TiO2 relatif murah, banyak dijumpai dan juga tidak beracun (Grtzel, 2003).Salah satu sensitizer yang paling efisien diproduksi dari koordinasi transisi senyawa logam berat, yaitu polypyridyl rutenium kompleks. Secara umum, koordinasi logam transisi senyawa (Ruthenium kompleks polypyridyl) efektif digunakan sebagai sensitizer, karena penyerapan intens transfer terlihat utuh dan sangat efisien. Namun, ruthenium polypyridyl kompleks mengandung logam berat, yang tidak diinginkan dari sudut pandang aspek lingkungan. Selain itu, proses untuk mensintesisnya rumit dan mahal (Hao, et.al., 2006).Sensitizer merupakan komponen penting dalam DSSC. Untuk mengatasi potensi toksinitas kompleks anorganik ruthenium polypyridyl yang digunakan, perlu dicari sensitizer alternative yang tidak bersifat toksik dan mahal. Beberapa penelitian telah dilakukan menggunakan zat warna organik sebagai sensitizer sel surya. Sebagian besar senyawa organik berasal dari sumber hayati yaitu tumbuh-tumbuhan. Penelitian yang telah ada membuktikan bahwa dye yang berasal dari alam dapat digunakan sebagai fotosensitizer, misalnya pada penelitian ekstrak buah delima (Arifin, 2011), buah berry (Smestad dan Gratzel,1998), buah duwet (Garcia, et.al., 2002), dan penelitian Zhou, et.al (2011), tentang penggunaan 20 pewarna alami dalam DSSC. Pewarna alami dapat digunakan untuk tujuan yang sama meskipun dengan efisiensi yang lebih rendah. Kelebihan pewarna alami dibandingkan dengan pewarna buatan antara lain yaitu ketersediaan dan biaya yang rendah (Hao, et.al., 2006).Sensitisasi semikonduktor biasanya menggunakan antosianin yang berasal dari pigmen alami. Hal ini karena antosianin memiliki keunggulan yang lebih dari klorofil sebagai sensitizer DSSC (Hao, et.al., 2006). Senyawa antosianin memiliki gugus karbonil dan hidroksil pada struktur molekulnya, sehingga membuatnya mampu berikatan kimia dengan permukaan TiO2.. Antosianin berpotensi dipergunakan sebagai sensitizer karena memiliki spektrum cahaya dalam rentang yang cukup lebar, dari merah hingga biru. Sementara, pada klorofil terdapat gugus alkil pada struktur molekulnya yang tidak bisa berikatan kimia dengan lapisan TiO2. Demikian pula, rantai alkena yang panjang yang dimilikiklorofil dan karoten juga mencegah terjadinya ikatan yang efektif ke permukaanTiO2. Oleh karena itu, klorofil dan karoten sedikit dapat diserap oleh lapisan TiO2. (Hao, et.al., 2006). Antosianin dapat digunakan sebagai pH-indikator, karena banyak dari antosianin mengubah warna tergantung pada pH lingkungan mereka (Hedbor and Klar, 2005). Bunga mawar merupakan tumbuhan yang digunakan sebagai pewarna alami pada makanan dan kosmetik. Kandungan kimia bunga mawar yaitu flavonoid dan polifenol. Flavonoid adalah kelompok pigmen antosianin yang banyak tersebar pada organ tanaman, terutama pada bagian bunga (ditemukan hampir 30% terkandung dalam berat keringnya). Sehingga bunga mawar mengandung antosianin yang dapat digunakan sebagai dye pada Dye-sensitized solar cell (DSSC) (Devi, 2009).Berdasarkan penelitian BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi), di Indonesia berkembang aneka jenis mawar hibrida yang berasal dari Holand (Belanda). Mawar yang banyak peminatnya adalah tipe Hybrid Tea dan Medium, memiliki variasi warna bunga cukup banyak, mulai putih sampai merah padam dan tingkat produktivitas tinggi: 120-280 kuntum bunga/m2 /tahun.Tidak adanya polusi suara, ramah lingkungan, penggunaan pewarna alami yang relatif murah dan mudah didapatkan, serta ketersediaan energi surya dalam jumlah besar dan dalam jangka waktu yang relatif panjang membuat energi surya memiliki prospek yang baik dalam pengembangan energi untuk kehidupan mendatang. Hal ini dapat didukung dengan ditelitinya teknik-teknik baru terkait sel surya untuk dapat memperoleh sel surya yang lebih murah dan efisien. Salah satu faktor yang mempengaruhi kinerja DSSC adalah lama perendaman di dalam dye. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan pengaruh lama perendaman terhadap kinerja dari sel surya. Sel surya yang dikembangkan menggunakan dye dari ekstrak bunga mawar merah (Rosa damascena Mill) dengan memvariasi waktu perendaman. Sel surya yang tersentisasi dye akan dipengaruhi lama perendaman sampel di dalam dye, yakni semakin lama perendaman akan mempengaruhi arus dan tegangan yang dihasilkan. Arus dan tegangan yang dihasilkan menjadi semakin besar, dan juga sebaliknya (Ayu, 2011).

1.2. Perumusan Masalah1. Bagaimana pengaruh variasi waktu perendaman pada dye mawar merah (Rosa damascena Mill) terhadap nilai serapannya.2. Bagaimana pengaruh dye alami dari mawar merah (Rosa damascena Mill) terhadap efisiensi sel surya.

1.3. Batasan MasalahBeberapa batasan perlu diberikan agar permasalahan yang akan dibahas menjadi terarah. Batasan tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan bubuk TiO2 dengan suhu kalsinasi 600oC.2. Pembuatan lapisan TiO2 menggunakan metode slip casting (pelapisan dengan spatula).3. Penggunaan mawar merah (Rosa damascene Mill) sebagai dye nya.4. Parameter yang akan dikaji yaitu serapan dye alami mawar merah (Rosa damascene Mill) dan lapisan TiO2 yang telah direndam dye dengan variasi waktu perendaman, pengukuran arus dan tegangan yang dihasilkan pada masing-masing variasi perendaman, serta nilai efisiensi sel surya yang dihasilkan.

1.4. TujuanTujuan penelitian yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:1. Menghasilkan prototype Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) yang dapat mengkonversi energi surya menjadi listrik.2. Menentukan pengaruh variasi waktu perendaman dye alami mawar merah (Rosa damascena Mill) terhadap nilai serapannya.3. Menentukan pengaruh dye alami dari mawar merah (Rosa damascena Mill) terhadap nilai efisiensi sel surya

1.5. Manfaat PenelitianDari penelitian yang dilakukan, dapat diperoleh manfaat sebagai berikut :1. Mengkaji pembuatan DSSC sebagai sarana alternatif dalam pemanfaatan energi dari sinar matahari sebagai energi yang terbarukan.2. Menghasilkan sel surya dengan memanfaatkan bahan-bahan organik yang mudah diperoleh di lingkungan sekitar.3. Sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya.1