STUDI PEMBUATAN DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) BERBASIS SERAT NANO ELEKTROSPINNING DENGAN SENSITIZER β-KAROTEN DARI WORTEL (DAUCUS CAROTA L)

Abstract

Perkembangan penduduk dan industri saat ini sangat memerlukan pasokan energi listrik yang sangat besar dan meningkat setiap tahunnya. Pemenuhan kebutuhan listrik yang berbasis bahan bakar fosil semakin berat dan merusak lingkungan seiring dengan berkurangnya sumber bahan bakar fosil. Sel surya merupakan piranti yang mampu mengkonversi sumber energi matahari yang tidak terbatas menjadi energi listrik dan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan listrik yang ramah lingkungan. Perkembangan teknologi sel surya hingga saat ini sudah mencapai generasi ketiga yaitu Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). DSSC adalah sel surya yang dibentuk melalui proses mekanisme fotoelektrokimia dimana penyerapan cahaya matahari melalui pewarna tersensitisasi (dye sensitized) dan proses pembangkitan electron hole dan transfer elekton terjadi melalui bahan semikonduktor yang memiliki struktur partikel nano. Penggunaan teknologi nano pada bidang tekstil sudah digunakan sejak akhir tahun 90-an. Pembuatan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) dengan fotoanoda serat nano elektrospinning komposit PVA-TiO2 dan dye wortel (daucus carota L). Semikonduktor yang akan digunakan berupa nanopori PVA-TiO2 yang dibuat menjadi serat nano dengan metoda elektrospinning. Untuk dye digunakan bahan organik yaitu jenis dye yang mengandung karoten yang bisa didapat dari alam melalui wortel. Sehinnga Dye sensitized solar cell (DSSC) yang dirancang dapat menghasilkan tegangan. Susunan DSSC terdiri dari elektroda kerja, larutan elektrolit, counter elektroda. Pembuatan Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) pada penelitian ini dimulai dari komponen pembuatan elektroda kerja yang terdiri atas kaca konduktif ITO yang dilapisi dengan serat nano PVA-TiO2 yang dibuat dengan metode elektrospinning, dye sensitizer yang digunakan yaitu dye alami yang berasal dari ekstrak wortel (daucus Corota L.). Setelah dilakukan pembuatan komponen DSSC, selanjutnya yaitu dilakukan fabrikasi DSSC dengan menggabungkan komponen-komponen DSSC elektroda kerja yang saling berhadapan dengan counter elektroda dan dipisahkan oleh elektrolit redoks yang kemudian disusun dengan struktur sandwich. Lalu dilakukan pengujian kelistrikan pada DSSC yang dibuat dengan melakukan pengujian tegangan pada sel surya yang telah dibuat pada cahaya tampak matahari. Sebelumnya juga dilakukan beberapa karakterisasi, seperti pengujian terhadap karakteristik dye wortel menggunakan FTIR, karakterisasi serat nano elektrospinning komposit PVA-TiO2 menggunakan SEM, karakterisasi absorbansi larutan dye wortel menggunakan UV-Vis. Telah berhasil dibuat sel surya tipe DSSC menggunakan PVA-TiO2 sebagai bahan semikonduktor dengan ekstrak wortel sebagai dye sensitizer yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Hal ini dibuktikan dengan munculnya arus dan tegangan pada DSSC. Serat nano PVA-TiO2 yang dibuat sebagai fotoanoda DSSC dengan metode elektrospinning meliliki diameter dengan rata-rata 355,5 nm. Ekstrak dye wortel memiliki absorbansi tertinggi sebesar 0,550 pada panjang gelombang 452 nm. Hasil FTIR dari dye ekstrak wortel menunjukan adanya gugus fungsi hidroksil dan karbonil, yang artinya pada ekstrak dye wortel terdapat karoten. DSSC yang dibuat pada penelitian ini dapat menghasilkan tegangan listrik sebesar 27 mV dan arus listrik sebesar 0,0135 mA pada cahaya terang, pada cahaya gelap didapat tegangan listrik sebesar 14 mV dan arus listrik sebesar 0,007 mA.