Fabrikasi Dye Sensitized Solar Cells Berbahan Dasar Pewarna Asal Gardenia jasminoides dan Monmorilonit-Nafion

Abstract

Dye sensitized solar cells (DSSC) merupakan sistem energi tenaga surya yang mampu mengonversi energi foton menjadi energi listrik berbasis semikonduktor yang mengikuti fenomena elektrokimia. Pada sistem DSSC membutuhkan beberapa komponen seperti semikonduktor dan zat warna. Komponen semikonduktor berfungsi sebagai transfer elektron dari zat warna menuju elektrode kerja. Semikonduktor yang sering digunakan saat ini adalah TiO2, namun konduktivitas elektron dan adsorpsi zat warna oleh TiO2 masih rendah. Oleh Karena itu, pada penelitian ini melakukan pengembangan semikonduktor menggunakan monmorilonit (MMT) dan nafion karena mampu meningkatkan konduktivitas elektron dan adsorpsi zat warna. Komponen zat warna berfungsi sebagai pengubah energi foton menjadi elektron. Zat warna yang sering digunakan dan memiliki kinerja DSSC optimal adalah zat warna anorganik, tetapi zat warna anorganik tidak ramah lingkungan. Oleh karena itu, zat warna alami menjadi pilihan terbaik karena sifatnya yang ramah lingkungan dan sumbernya dari tumbuh-tumbuhan. Sehingga pada penelitian ini menggunakan zat warna alami dari ekstrak buah Gardenia jasminoides karena mengandung flavonoid dan stabilitas panasnya sekitar 60 sampai 90oC. Ekstrak zat warna dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan MMT dan nafion karena mampu meningkatkan stabilitas zat warna. Tujuan penelitian ini adalah mengekstraksi zat warna dan menganalisis senyawa flavonoid dari buah G. jasminoides, memodifikasi semikonduktor dan zat warna menggunakan variasi komposisi MMT-nafion, menentukan kinerja DSSC hasil modifikasi menggunakan MMT-nafion. Pengembangan DSSC dilakukan untuk meningkatkan kinerja konversi energi solar menjadi energi listrik. Preparasi ekstrak G. jasminoides menggunakan metode maserasi dan preparasi elektrode kerja dengan menvariasikan komposisi MMT-nafion yaitu (0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0). Penggunaan MMT-nafion dilakukan dengan metode coating (melapis) pada TiO2, sedangkan penggunaan zat warna dilakukan dengan 2 metode yaitu soaking (merendam) dan mixing (mencampur). Hasil karakterisasi zat warna buah G. jasminoides menggunakan UV-Vis menunjukkan adanya senyawa krosin dan kuersetin pada panjang gelombang 460.6 nm, 436.2 nm dan 329.2 nm. Kinerja teknologi DSSC dievaluasi menggunakan potensiostat untuk menentukan nilai efisiensi (η). Hasil pengukuran menunjukkan bahwa variasi komposisi optimum MMT-nafion adalah 50:50 menggunakan metode mixing dengan nilai efisiensi 0.9160%. Selain kinerja DSSC, topografi komposit optimum juga dianalisis menggunakan Atomic Force Morphology (AFM) menunjukkan permukaan lebih merata menggunakan metode mixing. Maka dapat disimpulkan zat warna terdistribusi secara merata kedalam MMT-nafion.