A. JudulEfisiensi konversi sel pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) dengan menggunakan kulit rambutan sebagai sensitizerB. Bidang Kajian

Kimia ElektroC. Latar Belakang Masalah

Dewasa kini telah banyak dilakukan penelitian guna mencari sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui, murah dan ramah lingkungan. Hal ini sehubungan dengan semakin menipisnya persediaan sumber energi fosil dalam beberapa tahun ini. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM)-Republik Indonesia memperkirakan cadangan minyak bumi di tanah air hanya mencukupi untuk 18 tahun ke depan, sementara gas bumi dan batubara masing-masing hingga 61 dan 147 tahun ke depan. Disamping itu, penggunaan energi fosil menyebabkan polusi dan pemanasan global sehingga adanya energi alternatif sangat diperlukan. Penggunaan energi melalui sel surya (solar cell) merupakan alternatif yang paling potensial dari sekian banyak sumber energi terbaharui. Hal ini dikarenakan sel surya mampu mengubah sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik tanpa menghasilkan emisi gas buang apapun. Selain itu ketersediaan energi dalam jumlah besar dan waktu yang cukup panjang, dimana Indonesia yang merupakan daerah tropis memiliki potensi sumber tenaga surya yang sangat besar yaitu pancaran sinar matahari yang mencapai 4500 Watt hour per meter persegi dalam satu hari.Sel surya berdasarkan perkembangan teknologi saat ini dan bahan pembuatannya dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu pertama, sel surya yang terbuat dari silikon kristal tunggal dan silikon multi kristal. Kedua, sel surya tipe lapis tipis dan yang ketiga, sel surya organik atau Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Diantara ketiga tipe sel surya tersebut, DSSC memiliki potensi besar untuk dikembangkan menjadi sumber energi alternatif, karena bahannya mudah diperoleh, murah, ramah lingkungan dan memiliki efisiensi konversi sel yang tiggi. Pada DSSC, absorbsi cahaya dilakukan oleh molekul dye (pewarna). Pewarna yang umumnya digunakan dan mencapai efisiensi paling tinggi yaitu jenis ruthenium complex. Namun pewarna jenis ini cukup sulit untuk disintesis dan harganya mahal. Alternatif lain yakni penggunaan pewarna alami dari buah-buahan, khususnya pewarna antosianin.

Indonesia merupakan negara tropis yang sangat cocok untuk pertumbuhan buah rambutan, sehingga buah rambutan sangatlah mudah diperoleh. Kulit rambutan seringkali tidak dimanfaatkan. Mangku dkk (2006) dalam penelitiannya membuktikan bahwa kulit rambutan mengandung pigmen antosianin yang dapat diekstraksi untuk dimanfaatkan sebagai zat pewarna alami yang berpeluang sebagai sensitizer pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell). Pemanfaatan limbah sebagai ekstrak pewarna alami akan lebih murah, dan meningkatkan nilai tambah, disamping itu dapat meminimalkan produksi limbah yang mulai meningkat seiring peningkatan jumlah dan konsumsi penduduk.

D. Rumusan Masalah1. Bagaimana kemampuan absorbsi larutan pewarna antosianin dari pigmen kulit rambutan?2. Bagaimana pengaruh penggunaan ekstrak kulit rambutan (Niphelium lappaceum L.) sebagai sensitizer terhadap efisiensi konversi sel pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell)?E. Tujuan Penelitian1. Mengetahui kemampuan absorbsi larutan pewarna antosianin dari pigmen kulit rambutan.2. Mengetahui adanya pengaruh penggunaan ekstrak kulit rambutan (Niphelium lappaceum L.) sebagai sensitizer terhadap efisiensi konversi sel pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell).F. Manfaat Penelitian

1. Untuk memberikan pengetahuan bahwa ekstrak kulit rambutan dapat digunakan sebagai sensitizer pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell).2. Untuk meningkatkan daya guna buah rambutan (Niphelium lappaceum L.) yang selama ini kulitnya kurang dimanfaatkan.3. Untuk menghasilkan DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) yang murah dan memiliki efisiensi konversi sel yang baik sehingga dapat digunakan sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan.G. Definisi Operasional, Asumsi dan Pembatasan Masalah a. Definisi Operasional Dari permasalahan yang telah dikemukakan di atas, maka perlu dijelaskan definisi operasional sebagai berikut :

a. Maserasi merupakan salah satu jenis ekstraksi bertahap yang dilakukan dengan cara merendam serbuk kulit rambutan binjai (Nephelium lappaceum) menggunakan pelarut etanol.

b. Absorbsi merupakan proses penyerapan cahaya hingga ke bagian dalam oleh senyawa antosianin dari pigmen kulit rambutan yang dapat dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis.

c. Senyawa antosianin merupakan senyawa fenolik golongan flavonoid yang memberikan warna merah pada kulit rambutan binjai (Nephelium lappaceum).d. DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) merupakan sel surya yang berbasis fotoelektrokimia dimana proses absorbsi cahaya dilakukan oleh pewarna antosianin dari ekstrak kulit rambutan binjai (Nephelium lappaceum) dan proses separasi muatan oleh bahan anorganik semikonduktor TiO2. e. Rambutan binjai (Nephelium lappaceum) merupakan buah yang memiliki warna kulit merah tua yang berasal dari daerah tropis di Blitar.b. AsumsiSampel yang berupa kulit rambutan binjai (Nephelium lappaceum) mempunyai umur dan kondisi lingkungan yang sama.c. Pembatasan Masalah

a. Sensitizer sel surya alami berasal dari ekstrak kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.) yang diperoleh di daerah Blitar, Jawa Timur.b. Ekstraksi kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.) menggunakan metode maserasi dan pelarut etanol 95%. c. Analisis kemampuan absorbsi cahaya oleh senyawa antosianin dari ekstrak kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.) menggunakan instrumen spektrofotometer UV-Vis. H. Kajian Pustaka

1. Teori- teori yang Mendukunga. Sel suryaSel suryaatau sel fotovoltaik merupakan suatu mekanisme yang bekerja berdasarkan efek fotovoltaik dimana foton dari radiasi diserap kemudian diubah menjadi energi listrik. Efek voltaik sendiri adalah suatu peristiwa terciptanya muatan listrik didalam bahan sebagai akibat penyerapan (absorbsi) cahaya dari bahan tersebut (Malvino, 1986).

Efek fotovoltaik ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foton ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Sel surya berdasarkan perkembangan teknologi saat ini dan bahan pembuatannya dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu pertama, sel surya yang terbuat dari silikon kristal tunggal dan silikon multi kristal. Kedua, sel surya tipe lapis tipis (thin film solar cell) dan yang ketiga, sel surya organik atau Sel Surya Pewarna Tersensitisasi (SSPT) atau Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). b. DSSC (Dye Sensitized Solar Cell)Sel Surya Pewarna Tersensitisasi (SSPT) atau Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) merupakan sistem fotovoltaik nonkonvensional generasi ketiga yang telah diteliti dan paling terkenal yang dikembangkan oleh Michael Grtzel pada 1991 dimana sistem ini dinamakan sel surya pewarna tersensitisasi (dye sensitised solar cell) (Halme, 2002). Sel fotovoltaik berbasis zat pewarna (DSSC) memiliki efisiensi energi pada skala laboratorium sebesar 7-11 %, sedangkan sel fotovoltaik organik memiliki efisiensi sekitar 5 %. Sel surya jenis ini memiliki proses pabrikasinya yang lebih sederhana tanpa menggunakan peralatan rumit dan mahal. Namun demikian, sel surya ini memiliki kelemahan yaitu stabilitasnya rendah karena penggunaan elektrolit cair yang mudah mengalami degradasi atau kebocoran. Struktur DSSC

Dye Sensitized Sollar Cell (DSSC) tersusun dari beberapa bahan, diantaranya lapisan nanokristal TiO2 berpori sebagai fotoanoda, dye sebagai fotosensitizer, elektrolit redoks dan elektroda lawan (katoda) yang diberi lapisan katalis. Struktur sel surya ini berbentuk struktur sandwich, dimana dua elektroda yaitu elektroda TiO2 tersensitisasi dye dan elektroda lawan terkatalisasi mengapit elektrolit membentuk sistem sel fotoelektrokimia.

Gambar 1 Struktur DSSC (Dye Sensitized Sollar Cell)

(Sumber: www.electrons.wikidot.com)

Elektroda terbuat dari substrat kaca konduktif, yang telah dilapisi transparant conductive oxide (TCO), umumnya digunakan SnO2. Cahaya foton diserap oleh dye yang melekat pada permukaan partikel TiO2 yang bertindak sebagai donor elektron. Sedangkan lapisan nanopartikel semikonduktor TiO2 bertindak sebagai akseptor atau kolektor elektron yang ditransfer dari dye yang teroksidasi. Contoh semikonduktor yang digunakan sebagai elektroda kerja yaitu ZnO. CdSe, CdS, WO3, Fe2O3, SnO2, Nb2O5, Ta2O5 dan TiO2. Semikonduktor Titanium dioksida (TiO2) memiliki tingkat efisiensi yang paling tinggi dibandingkan yang lain. Hal ini dikarenakan TiO2 memiliki fase kristal yang reaktif terhadap cahaya, eksitasi elektron ke pita konduksi dapat dengan mudah terjadi apabila kristal ini dikenai cahaya dengan energi yang lebih besar daripada celah energinya (Halme, 2002). Selain itu, semikonduktor TiO2 memiliki band gap yang lebar. TiO2 umum digunakan karena inert (tidak bereaksi dengan unsur lain), tidak berbahaya, murah, selain memiliki karakteristik optik yang baik. Pada bagian atas dan alas sel surya merupakan glass yang sudah dilapisi oleh TCO (Transparent Conducting Oxide), yang berfungsi sebagai elektroda dan counter-elektroda. Pada TCO counter-elektroda dilapisi katalis untuk mempercepat reaksi redoks dengan elektrolit. Elektrolit redoks, biasanya berupa pasangan iodida dan triodida (I-/I3-) yang bertindak sebagai mediator redoks sehingga dapat menghasilkan proses siklus di dalam sel (Smestad dan Gratzel, 1998).

Prinsip Kerja

Prinsip kerja DSSC berdasarkan prinsip elektrokimia. Proses yang terjadi di dalam DSSC dapat dijelaskan sebagai berikut:

Gambar 2 Prinsip Kerja DSSC (Dye Sensitized Sollar Cell)

(Sumber: www.hiroshima-u.ac.jpg)

Ketika foton dari sinar matahari mengenai elektroda kerja pada DSSC, energi foton tersebut diserap oleh larutan dye yang melekat pada permukaan partikel TiO2. Sehingga elektron dari dye mendapatkan energi untuk dapat tereksitasi (D*). Elektron-elektron dari level HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) ketika molekul dye menyerap foton dengan energi yang sesuai, mirip dengan fungsi klorofil pada proses fotosintesis tumbuhan.

D + cahaya D*

Elektron yang tereksitasi dari molekul dye tersebut akan diinjeksikan ke pita konduksi TiO2 dimana TiO2 bertindak sebagai akseptor/kolektor elektron. Molekul dye yang ditinggalkan kemudian dalam keadaan teroksidasi (D+).

D* + TiO2 e-(TiO2) + D+ Selanjutnya elektron akan ditransfer melewati rangkaian luar menuju elektroda pembanding (elektroda karbon). Elektrolit redoks biasanya berupa pasangan iodide dan triiodide (I-/I3-) yang bertindak sebagai mediator elektron sehingga dapat menghasilkan proses siklus dalam sel. Triiodida dari elektrolit yang terbentuk akan menangkap elektron yang berasal dari rangkaian luar dengan bantuan molekul karbon sebagai katalis. Elektron yang tereksitasi masuk kembali ke dalam sel dan bereaksi dengan elektrolit menuju dye teroksidasi. Elektrolit menyediakan elektron pengganti untuk molekul dye teroksidasi. Sehingga dye kembali ke keadaan awal dengan persamaan reaksi:

D+ + e-(elektrolit) elektrolit + D

Tegangan yang dihasilkan oleh sel surya nanokristal tersensitisasi dye berasal dari perbedaan tingkat energi konduksi elektroda semikonduktor TiO2 dengan potensial elektrokimia pasangan elektrolit redoks (I-/I3-). 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. Efisiensi Sel Surya

Daya listrik yang dihasilkan oleh sel surya ketika mendapat cahaya dihitung dari kemampuan untuk memproduksi tegangan ketika diberi beban dan arus melalui beban pada waktu yang sama.

Gambar 3 Kurva arus-tegangan pada sel surya

(Sumber: www.thesolarized.com)

Efisiensi adalah sifat terpenting yang menjadi tolak ukur performa pada sebuah perangkat sel surya. Nilai efisiensi suatu sel surya dihitung dengan besarnya daya yang dihasilkan sel surya dibagi dengan daya cahaya yang datang

Dimana Voc : tegangan maksimum saat open-circuitIm: arus maksimum saat close-circuitm : Titik daya maksimum (titik pada kurva I-V yang

menghasilkan arus dan tegangan maksimum)

Sedangkan FF adalah fill factor:

Sensitizer

Sinar matahari menghasilkan 5 % spektra di daerah ultraviolet dan 45 % di daerah cahaya tampak. TiO2 hanya menyerap sinar ultraviolet (350 380 nm). Untuk meningkatkan serapan spektra TiO2 di daerah cahaya tampak, dibutuhkan lapisan zat warna yang akan menyerap cahaya tampak. Zat warna tersebut berfungsi sebagai sensitizer atau bahan penyerap cahaya dengan suatu semikonduktor.

Zat pewarna yang umumnya digunakan dan mencapai efisiensi paling tinggi yaitu jenis ruthenium complex. Walaupun DSSC menggunakan ruthenium complex telah mencapai efisiensi yang cukup tinggi, namun dye jenis ini cukup sulit untuk disintesis dan harganya mahal. Alternatif lain yaitu penggunaan dye dari buah-buahan, khususnya dye antosianin.Namun kini telah dikembangkan DSSC dengan zat pewarna organik yang murah dan mudah diperoleh. Beberapa penelitian telah berhasil membuktikan bahwa zat warna alami dapat memberikan efek fotovoltaik. Chairat et al. (2007) dalam penelitiannya menggunakan ekstrak kulit buah manggis yang terbukti dapat dimanfaatkan sebagai sensitizer pada sel surya jenis DSSC. Pewarna alami yang digunakan yakni dye antosianin. Antosianin merupakan senyawa fenolik golongan flavonoid yang memberikan warna merah, ungu pada buah dan sayur.

Gambar 4 Struktur antosianin

(Sumber: www.intechopen.com)Tabel 1 Kandungan antosianin pada beberapa jenis bahan panganBahan PanganKadar antosianin (mg per 100 g)

Kulit buah manggis580

Anggur192

Kubis merah113

Stroberi69

Terong35

(Sumber: www.whfood.org)

c. Rambutan

Sistematika tumbuhan Rambutan adalah sebagai berikut :

Kingdom : Plantae

Divisi : Spermatophyta

Kelas : Dicotyledoneae

Ordo : Sapindales

Famili : Sapindaceae

Genus : Nephelium

Spesies : Nephelium Lappaceum L.Rambutan merupakan tanaman buah hortikultural berupa pohon dengan famili Sapindacaeae. Tanaman buah tropis ini dalam bahasa Inggrisnya disebut Hairy Fruit berasal dari Indonesia (Dalimarta, 2008).

Gambar 5 Buah Rambutan

(Sumber: www.archive.kaskus.co.id)

Tumbuhan rambutan (Nephelium Lappaceum L.) tergolong tanaman yang berbunga banyak. Bunganya dapat berbentuk bunga jantan atau bunga sempurna yang tersusun dalam suatu malai bunga atau panicula. Mulai terdiri dari satu tangkai utama yang panjangnya 15-20 cm dengan banyak cabang. Tanaman rambutan merupakan jenis pohon berukuran sedang dengan tinggi 12-25 meter. Batangnya bulat atau bulat tidak teratur, berwarna kelabu kecokelatan bercabang banyak dan lurus berdiameter 40-60 cm. Daun majemuk menyirip dengan anak daun 5-9, berbentuk bulat telur, ujung dan pangkal runcing, tepi rata, pertulangan menyirip, tangkai silindris, warnanya hijau, kerapkali mengering tergantung pertumbuhan rambutan dipengaruhi oleh ketersediaan air ( Kalie, 1994).d. Spektrofotometer UV-Vis)Spektrofotometer UV-Vis merupakan suatu metode identifikasi yang didasarkan pada struktur elektronik molekul, yang dikenal sebagai spektroskopi elektronik (Sastrohamidjojo, 1991). Spektrum yang diabsorpsi oleh suatu senyawa adalah sejumlah sinar yang yang diserap oleh satu senyawa pada panjang gelombang tertentu. Untuk senyawa berwarna akan memiliki satu atau lebih penyerapan spektrum yang tertinggi di daerah spektrum tampak (400-700 nm). Spektrum yang terserap pada ultra violet (200-400 nm) dan daerah nampak terjadi karena adanya perubahan energi elektron terluar dari molekul yang disebabkan adanya ikatan atau bukan ikatan. Umumnya elektron yang berpindah tempat ini disebabkan adanya ikatan rangkap karbon-karbon atau pasangan nitrogen dengan oksigen. Biasanya cahaya tampak merupakan campuran dari cahaya yang mempunyai berbagai panjang gelombang, dari 400-700 nm. Transisi yang penting pada daerah ultraviolet dan tampak yaitu transisi n * dan *, sedangkan transisi n* jarang terjadi (Fessenden and Fessenden, 1982). Tabel 2 Rentangan serapan spektrum UV-Vis golongan flavonoida maksimum utama (nm) maksimum tambahan (nm) (dengan intensitas nisbi)Jenis flavonoida

475-560 275 (55%)Antosianin

390-430240-270 (32%)Auron

365-390240-260 (30%)Kalkon

350-390 300 (40%)Flavonol

250-270 300 (40%)Flavonol

330-350Tidak adaFlavon dan biflavonil

300-350Tidak adaFlavon dan biflavonil

275-295310-330 (30%)Flavanon dan Flavonol

225310-330 (30%)Flavanon dan Flavonol

310-330310-330 (25%)Isoflavon

(Sumber: Markham, 1988)

2. Kerangka Konseptual dan Hipotesis Penelitiana. Kerangka konseptual

b. Hipotesis

Senyawa antosianin dari pigmen kulit rambutan memiliki kemampuan untuk mengabsorbsi cahaya. Ada pengaruh penggunaan ekstrak kulit rambutan (Niphelium lappaceum L.) sebagai sensitizer terhadap efisiensi konversi sel pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell).I. Metode Penelitian

1. Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini ini adalah penelitian eksperimental.

2. Sasaran Penelitian atau Populasi dan Sampel

Populasi: kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.) dari BlitarSampel: kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.) dari Blitar3. Rancangan Penelitian

Dalam penelitian ini menggunakan rancangan the post test-only control group design

P0

O

P1

O1

P2 O2

P3

O3P4

O4P5

O5Keterangan

P0 = Kelompok kontrol

P1 = Kulit rambutan seberat 50 gramP2 = Kulit rambutan seberat 75 gramP3 = Kulit rambutan seberat 100 gramP4 = Kulit rambutan seberat 125 gramP5 = Kulit rambutan seberat 150 gramO = Efisiensi konversi sel pada kelompok kontrol

O1 = Efisiensi konversi sel pada kulit rambutan seberat 50 gramO2 = Efisiensi konversi sel pada kulit rambutan seberat 75 gramO3 = Efisiensi konversi sel pada kulit rambutan seberat 100 gramO4 = Efisiensi konversi sel pada kulit rambutan seberat 125 gramO5 = Efisiensi konversi sel pada kulit rambutan seberat 150 gram

4. Variabel yang Digunakan

Variabel penelitian terdiri atas variabel bebas, variabel terikat dan variabel kontrol, yang dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Variabel bebas

: berat kulit rambutan (Niphelium lappaceum L.) yakni 50, 75, 100, 125 dan 150 gram.2. Variabel respon

: Efisiensi konversi sel.3. Variabel kontrol

: Jenis kulit rambutan, waktu pemetikan,

tempat tumbuh, cara penyimpanan dan

pelarut yang digunakan, lama interaksi sel dengan matahari, lama pemanasan dan suhu, lama perendaman elektroda dalam larutan pewarna.4. Variabel random

: Ukuran kulit rambutan.

5. Variabel interfening: Proses absorbsi cahaya foton.5. Tempat dan Waktu Penelitian

a. Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya.b. Waktu Penelitian Penelitian dimulai pada bulan Juni - Juli 2015.6. Alat dan Bahan yang digunakan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi substrat kaca berlapis bahan Transparent Conductive Oxide (TCO), koloid TiO2 (TiNano 40), Iodolyte (TG-50), Polietilen Glikol 4000 (PEG 4000), asetilaseton, etanol, metanol, asam asetat, aseton, kloroform, teh hitam, tinta sotong dan pensil 2B. Peralatan yang digunakan antara lain multimeter, Magnetic Stirrer Hotplate, Scotch (3M) tape, batang gelas (glass stirring rod), neraca Ohauss 311, kertas tisu, filter, mortar, pH Indikator Acilit (pH 0-6), potensiometer, Lampu Halogen 24 Watt, Spektrofotometer UV-Vis.7. Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dengan tahap sebagai berikut:

1. Ekstraksi Maserasi Kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.)Sampel kulit rambutan yang halus ditimbang sebanyak 50 gram; 75 gram; 100 gram; 125 gram; 150 gram dimasukkan masing-masing kedalam erlenmeyer berbeda, kemudian direndam dengan campuran pelarut dengan perbandingan etanol 95% : HCl (1,5N) = 85:15(v/v) dalam erlenmeyer dan disentrifuge dengan kecepatan 6000 rpm (rotation per minutes) selama 5 menit (Lydia dkk, 2001). Ekstraksi dilakukan pada erlenmeyer yang bagian luarnya telah dilapisi aluminium foil. Kemudian larutan ekstrak kulit rambutan disaring dengan kertas whataman no 42. Hasil yang didapat dipindahkan pada botol gelap dan dijauhkan dari sinar matahari.2. Analisa ekstrak kulit rambutan menggunakan instrumen Spektrofotometer UV-Vis Larutan hasil ekstraksi yang diperoleh diambil masing-masing sebanyak 2 mL kemudian dilarutkan dengan pelarut etanol dimasukkan ke dalam kuvet dan diukur pada panjang gelombang 200-800 nm kemudian diamati panjang gelombang maksimumnya (Arishandy, 2010).3. Pembuatan Elektroda TiO2 Larutan TiO2 dibuat dengan menambahkan larutan suspense PVA sampai terbentuk pasta. Suspense PVA dibuat dengan menambahkan Polyvinyl Alcohol (PVA) sebanyak 10% berat ke dalam air kemudian diaduk pada temperatur 80oC. Suspense tersebut ditambahkan pada bubuk TiO2 sebanyak kurang lebih 10% volume kemudian diaduk sampai merata. Derajat viskositas dari pasta diatur supaya didapatkan pasta yang optimal. Jika diperlukan, ditambahkan air pada campuran PVA dan TiO2. Selanjutnya dilakukan deposisi TiO2 pada substrat kaca berlapis TCO dengan teknik casting. Sebelumnya substrat TCO terlebih dahulu dicuci dengan sabun dan dibilas dengan etanol dan aseton. Selanjutnya pada kedua sisi TCO yang berhadapan ditutup dengan selotip scotch (3M) sekitar 5 mm dan pada kedua sisi lainnya ditutup sekitar 3 mm, sehingga bagian TCO yang dikosongkan seluas 1 cm2. Setelah itu larutan koloid TiO2 didistribusikan secara merata di atas substrat kaca TCO dengan batang gelas. Kemudian di keringkan di udara dan scotch tape dibuka, selanjutnya dipanaskan pada suhu 130C selama 25 menit.

Gambar 7 Ilustrasi skema deposisi pasta TiO2 pada kaca4. Pembuatan Elektrolit Gel Polimer Larutan elektrolit iodida/triiodida dibuat dengan prosedur berikut :

1. Sebanyak 0,8 gram kalium iodida (KI) dilarutkan ke dalam 10 mL asetonitril, kemudian diaduk.2. Sebanyak 0,127 gram Iodin (I2) ditambahkan ke dalam larutan tersebut, kemudian diaduk sampai rata.

3. Larutan disimpan dalam botol tertutup.

Elektrolit padat yang digunakan berbasis polimer PEG (polyethylene glycol) dengan berat molekul (BM) 400. Sebanyak 7 g PEG dilarutkan dengan 25 mL kloroform hingga membentuk gel, selanjutnya dimasukkan beberapa tetes larutan yang mengandung elektrolit redoks I-/I3-. Campuran tersebut diaduk dengan pengaduk magnetik sambil dipanaskan pada suhu 80oC selama satu jam hingga homogen dan membentuk gel.5. Pembuatan Counter Elektroda Karbon Sumber karbon didapatkan dari graphite pensil. Graphite diarsirkan ke TCO pada bagian konduktifnya kemudian dipanaskan pada temperatur 450oC selama 10 menit agar grapite membentuk kontak yang baik antara partikel karbon dengan TCO. 6. Pembuatan dan pengujian Dye Sensitized Solar Cell dengan dye ekstrak kulit rambutan TCO dipotong menjadi ukuran 1,2 x 1,2 cm dibentuk area tempat TiO2 dideposisikan dengan bantuan Scotch tape pada bagian kaca yang konduktif sehingga terbentuk area sebesar 1 x 0,6 cm. Scotch tape juga berfungsi sebagai pengatur ketebalan pasta TiO2.

Gambar 8 Ilustrasi skema area deposisi pasta TiO2Pasta TiO2 dilapiskan pada kaca TCO dengan pelapisan teknik doctor blade yaitu dengan bantuan batang pengaduk untuk meratakan pasta TiO2 lalu lapisan dikeringkan dengan cara dianginkan selama 15 menit dan dibakar/sentering pada suhu 130oC selama 30 menit. Pemanasan dibutuhkan untuk membakar senyawa organik lain untuk menghasilkan aliran listrik yang bagus antara TiO2 pada elektroda kerja dan counter elektroda (karbon) (Barb et al. 1997). Kenaikan temperatur pada proses pemanasan akan meningkatkan besarnya pori-pori pada lapisan TiO2 (Kalyanasundaram & Grtzel 1998).Kemudian kaca TCO berlapis TiO2 direndam dalam ekstrak pewarna (dye) pada sebuah cawan petri dengan variasi perendaman 1 jam dan 2 minggu. Setelah kaca TCO direndam, kemudian dicuci menggunakan aquades dengan menggunakan pipet tetes dan dicuci kembali dengan menggunakan metanol, lalu dikeringkan dengan tissue (Pancaningtyas dan Akhlus, 2009).

Elektroda kerja berlapis TiO2 yang telah dibuat kemudian diletakkan diatas meja dengan posisi kaca TCO yang terlapis TiO2 di bagian atas. Elektroda kerja tersebut kemudian ditempelkan dengan elektroda pembanding (counter electrode) secara berhadapan. Di antara kedua elektroda diteteskan larutan elektrolit. Sisi kedua elektroda dijepit dengan menggunakan klip binder. Sel surya dihubungkan dengan kabel multimeter pada kedua sisinya, dengan kutub (+) adalah elektoda pembanding, dan kutub (-) adalah elektroda kerja. Sel surya yang telah terangkai, kemudian diuji dibawah terik sinar matahari. Arus dan tegangan yang terukur dicatat (Pancaningtyas dan Akhlus, 2009).8. Kerangka Operasional Penelitian

a. Ekstraksi Maserasi Kulit rambutan binjai (Nipheliu lappaceum L.)

Dimasukkan ke dalam erlenmeyer berbeda Direndam masing-masing dengan campuran pelarut dengan perbandingan etanol 95% : HCl (1,5N) = 85:15(v/v)

Disentrifuge dengan kecepatan 6000 rpm selama 5 menit

Ditambahkan pada bubuk TiO2 sebanyak kurang lebih 10% volume Disaring dengan kertas whatman

Dipindahkan pada botol gelap

Dijauhkan dari sinar matahari Dipanaskan pada suhu 1300C selama 25 menit

b. Analisa ekstrak kulit rambutan menggunakan instrumen Spektrofotometer UV-Vis

Dilarutkan dengan pelarut metanol

Dimasukkan ke dalam kuvet

Diukur pada panjang gelombang 200-800 nm Diamati panjang gelombang maksimumnyac. Pembuatan Elektroda TiO2

Ditambahkan air

Diaduk pada temperatur 80oC Ditambahkan pada bubuk TiO2 sebanyak kurang lebih 10% volume Diaduk sampai merata

Didistribusikan dengan batang pengaduk secara merata diatas substrat kaca TCO yang telah dicuci dan dirangkai Dikeringkan di udara

Dipanaskan pada suhu 1300C selama 25 menitd. Pembuatan Elektrolit Gel Polimer

Dilarutkan ke dalam 10 mL asetonitril

Diaduk + 0,127 gram I2 Diaduk

Disimpan dalam botol tertutup Ditambahkan beberapa tetes ke dalam (7 gram PEG+ 25 mL kloroform) Diaduk dengan pengaduk magnetik sambil dipanaskan pada suhu 80oC selama satu jam

e. Pembuatan Counter Elektroda Karbon

Diarsirkan ke TCO pada bagian konduktifnya

Dipanaskan pada temperatur 450oC selama 10 menit

f. Pembuatan dan pengujian Dye Sensitized Solar Cell dengan dye ekstrak kulit rambutan

Direndam dalam masing-masing larutan pewarna hasil percobaan satu pada cawan petri dengan variasi perendaman selama satu hari Dicuci dengan aquades dengan menggunakan pipet tetes

Dicuci kembali dengan menggunakan metanol Diletakkan diatas meja dengan posisi kaca TCO yang terlapis TiO2 di bagian atas Ditempelkan dengan elektroda pembanding (counter electrode) secara berhadapan Diteteskan larutan elektrolit di antara kedua elektroda

Sisi kedua elektroda dijepit dengan menggunakan klip binder. Dihubungkan dengan kabel multimeter pada kedua sisinya, dengan kutub (+) adalah elektoda pembanding, dan kutub (-) adalah elektroda kerja

Diuji dibawah terik sinar matahari selama 12 jam Dicatat arus dan tegangan yang terukurii. Teknik Analisis Data

Data-data yang diperoleh dari spektrum UV-Vis dan perhitungan efisiensi konversi sel akan diolah secara statistik menggunakan ANAVA 1 arah untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh.J. Jadwal Penelitian

NoKegiatanBulan

Feb-AprilMeiJuniJuliAgustus

1.Bimbingan dan menyusun proposal skripsi

2.Ujian proposal skripsi

3.Revisi proposal skripsi

4.Persiapan alat dan bahan

5.Tahap penelitian

Ekstraksi maserasi kulit rambutandan

analisa ekstrak kulit rambutan menggunakan spektrofotometer UV-Vis

Pembuatan elektroda TiO2

Pembuatan elektrolit gel polimer

Pembuatan counter-elektroda karbon

Pembuatan dan pengujia DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) dengan dye ekstrak kulit rambutan

6.Penyusunan draft proposal skripsi

7.Ujian skripsi

8.Revisi skripsi

K. Daftar PustakaChairat, M., Bremner, J. B., dan Chantrapromma, K., 2007. Dyeing of cotton and silk yarn with the extracted dye from the fruit hulls of mangosteen. Garcinia mangostana linn. Fibers and Polymers. 8(6); 613-619.

Fessenden & Fessenden. 1986. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Halme, J.2002. Dye Sensitized Nanostructured and Organic Photovoltaic Cells : Technical Review and Preeliminary Test. Master Thesis of Helsinki: University of Technology. Handini, Wulandari. 2008. Performa Sel Surya. Skripsi. Jakarta: Fakultas Teknik Universitas Indonesia.Lydia, Widjanarko S. B., Susanto T. 2001. Ekstraksi dan karakterisasi pigmen dari kulit rambutan (Nephelium lappaceum) varietas Binjai. Jurnal Teknologi Pangan dan Gizi. Vol. 2, No.1.Mangku, I Gede Pasek, dkk. 2006. Studi Pemanfaatan kulit buah rambutan sebagai pewarna alami. Jurnal lingkungan dan pembangunan wicaksana. Vol.15.

Mikrova, K. 1985. Pengaruh Pengempaann dan Jenis Perekat dalam Pembuatan Arang Briket Tempurung Kelapa Sawit (Elaeis quinensis jacq). Skripsi. Institut Pertanian Bogor.Ningsih R., Hastuti E. Tanpa tahun. Karakterisasi ekstrak teh hitam dan tinta cumi-cumi sebagai fotosensitiser pada sel surya berbasis pewarna tersensitisasi. Malang: UIN MALIKI Malang.

Oku T., Kakuta N., Kobayashi K., Suzuki A., Kikuchi K. 2011. Fabrication and Characterization of TiO2 Based Dye Sensitized Solar Cells. Progress in Natural Science: Materials International 21. 122-126. Priyambodo, Teguh. 2008. Pembangkit Listrik Tenaga Surya: Memecah Kebuntuan Kebutuhan Energi Nasional dan Dampak Pencemaran Lingkungan. http://www.chem-istry.org/?sect=artikel&ext=114 (Diakses pada tanggal 7 Desember 2014).Ramdhani K., Akhlus S. 2009. Pengaruh hubungan seri-paralel pada rangkaian sel surya pewarna tersensitisasi (SSPT) terhadap efisiensi konversi energi listrik. Surabaya: Jurusan Kimia FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Shah, A. 1999. Photovoltaic Technology : The Case for Thin film-Solar Cells. New York: John Wiley & Sons, Inc. Sutrisno, Hari. 2010. Sel Fotovoltaik Generasi ke-III: Pengembangan sel fotovoltaik berbasis titanium oksida. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta.Vandri W., Iskandar R. 2012. Performansi Prototype Dye-Sensitized Solar Solar Cell (Dye Sensitizer Kulit Manggis) dengan hubungan variasi hambatan terhadap Efisiensi Konversi Energi Listrik dan perbandingan terhadap Sel Surya Konvensional. Jurnal. Vol. 19, No. 2.Wahyudi B., Widyandari H. 2011. Deposisi Nanopartikel Titanium Dioksida (TiO2) diatas gelas Transparan Konduktif dan Aplikasinya sebagai Elektroda Kerja pada Sel Surya Berbasis Dye (DSSC). Jurnal Sains dan Matematika. Vol. 19, No. 4. 122-126.Wulandari H. E., Prajitno G. 2012. Studi awal fabrikasi Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) menggunakan ekstraksi bunga sepatu (Hibiscus Rosa Sinensis L) sebagai Dye Sensitizer sengan variasi lama absorpsi dye. Skripsi. Surabaya: Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Yuliarto, Brian. 2006. Energi Surya : Alternatif Sumber Energi Masa Depan Indonesia. http://www.indeni.org (Diakses pada tanggal 7 Desember 2014).

Yuwono A. H., Dhaneswara D., Ferdiansyah A., Rahman A. 2011. Sel Surya Tersensitasi Zat Pewarna Berbasis Nanopartikel TiO2 hasil proses sol-gel dan perlakuan pasca-hidrotermal. Jurnal Material dan Energi Indonesia. Vol. 01, No. 03, 127-140.

Panjang gelombang maksimum

Random

2 mL masing-masing larutan hasil ekstraksi

Elektroda Counter Karbon

Grafit

Arus dan Tegangan

Elektroda kerja berlapis TiO2

Elektrolit gel polimer

Larutan elektrolit redoks I-/I3-

Elektroda TiO2

0,8 gram KI

Residu

Larutan pewarna

Filtrat

Larutan ekstrak kulit rambutan

50 gram; 75 gram; 100 gram; 125 gram; 150 gram kulit rambutan halus

Elektroda TiO2

Pasta TiO2

Suspense PVA

Polyvinyl Alcohol (PVA) 10%

Fakta:

-Cadangan minyak bumi di tanah air hanya mencukupi untuk 18 tahun ke depan.

-DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) bahannya mudah diperoleh, murah, ramah lingkungan dan memiliki efisiensi konversi sel yang tinggi.

- Sensitizer jenis ruthenium complex cukup sulit untuk disintesis dan harganya mahal.

- Buah rambutan tumbuh subur di Indonesia sementara limbah kulit rambutan kurang dimanfaatkan.

- Belum ada penelitian tentang penggunaan pigmen antosianin kulit rambutan sebagai sensitizer pada DSSC.

Harapan:

Senyawa antosianin yang diperoleh dari kulit rambutan binjai (Niphelium lappaceum L.) dapat digunakan sebagai sensitizer pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) yang memiliki konversi sel yang baik sebagai energi alternatif.

Bagaimana kemampuan absorbsi larutan pewarna antosianin dari pigmen kulit rambutan?

Bagaimana pengaruh penggunaan ekstrak kulit rambutan (Niphelium lappaceum L.) sebagai sensitizer terhadap efisiensi konversi sel pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell)?

Teori:

- Pewarna alami dapat digunakan sebagai sensitizer pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell).

Dalam pigmen kulit rambutan terdapat senyawa antosianin.

Antosianin memiliki rentang panjang gelombang maksimum utama 475-560 nm ( Markham, 1998).

Penelitian terdahulu:

Berdasarkan penelitian Lydia dkk (2001), pigmen kulit rambutan mengandung senyawa antosianin yang dapat digunakan sebagai pewarna alami.

Berdasarkan penelitian Wulandari dkk (2012), pewarna alami dari ekstrak bunga sepatu yang mengandung senyawa antosianin dapat digunakan sebagai sensitizer pada DSSC.

Efisiensi konversi sel pada DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) dengan menggunakan kulit rambutan sebagai sensitizer

Gambar 6 Kerangka konseptual penelitian