Studi Stabilitas Termal Fikosianin Pada Sel Surya Quantum Dot Zinc Oxide Tersensitisasi Dye

Abstract

Sel surya generasi ketiga yang cukup berkembang pesat adalah sel surya tersensitisasi dye atau DSSC. Sel surya jenis DSSC memiliki prinsip kerja yang berbeda dari sel surya konvensional lain karena absorbsi cahaya dilakukan oleh molekul dye kemudian muatan dipisahkan oleh semikonduktor anorganik nanokristal yang memiliki celah pita lebar. Salah satu semikonduktor yang digunakan dalam DSSC adalah Zinc Oxide (ZnO). Semikonduktor ZnO memiliki band gap yang lebar dan memiliki serapan pada wilayah near-UV. ZnO memilki kelebihan dibandingkan semikonduktor lain, misalnya TiO2, diantaranya karena memiliki tingkat diffusivitas elektron yang lebih tinggi dan tingkat perpindahan elektron yang tinggi sehingga lebih efisien dalam perpindahan elektron dalam semikonduktor. Sintesis ZnO QD yang dilakukan dengan metode sol gel menghasilkan karakteristik emisi fluoresen berwarna kuning dan morfologi permukaan berbentuk nanosheet. Perbedaan konsentrasi KOH mempengaruhi ketebalan dan morfologi permukaan film ZnO QD namun tidak berpengaruh banyak pada panjang gelombang emisi fluoresen. Semakin rendah konsentrasi KOH, semakin kecil ukuran lembaran nanosheet yang terbentuk dan pola menunjukkan mulai terbentuknya nanoflower. Ukuran lembaran yang kecil tersebut semakin memperluas wilayan permukaan film ZnO QD, jika diaplikasikan dalam sel surya, artinya semakin banyak molekul dye yang akan terjerap pada permukaannya. Simulasi dan eksperimen telah membuktikan bahwa penambahan garam berpengaruh signifikan pada kestabilan protein. Nilai RMSD tanpa penambahan garam terlihat sangat tidak stabil dan sangat tinggi, namun setelah ditambahkan garam, nilai RMSD menjadi stabil. Nilai RMSF pada ligan juga menunjukkan hal yang sama dimana fluktuasi ligan menjadi sangat stabil dengan penambahan garam. Interaksi elektrostatik dan Van der Waals memiliki pola yang sama, ligan sempat terlepas namun terikat lagi dengan energi yang lemah. Penambahan garam memberikan perbaikan yang sangat signifikan, terlihat dari semakin negatifnya energi. Lepasnya ligan tersebut dikonfirmasi oleh visualisasi protein, ligan terlepas namun menempel lagi ditempat yang berbeda. Nilai binding free energy menunjukkan bahwa perbedaan penggunaan garam dan tanpa penggunaan garam memberikan pengaruh yang sangat signifikan. Sel surya tersensitisasi fikosianin dengan semikonduktor ZnO QD mampu memberikan lifetime dan efisiensi yang lebih baik jika diberikan penambahan garam pada dye. Penambahan garam pada dye memberikan efisiensi hingga 0.198% dan nilai FF hingga 0.811. Tanpa penambahan garam, efisiensi yang didapatkan hanya sebesar 0.135% dengan nilai FF sebesar 0.492. Penambahan garam tersebut perlu ditingkatkan konsentrasinya sehingga semakin banyak protein yang terjerap dalam ZnO QD yang berakibat pada meningkatnya efisiensi.