BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...

18
7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Energi Matahari Matahari adalah sumber energi utama yang memancarkan energi yang luar biasa besarnya ke permukaan bumi. Energi matahari dapat dipresentasikan dalam parameter intensitas radiasi yaitu jumlah daya matahari yang datang pada suatu permukaan persatuan luas area. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi menyerap sekitar 1000 watt energi matahari permeter persegi. Kurang dari 30% energi tersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47% dikonversikan menjadi panas, 23% digunakan untuk seluruh sirkulasi kerja yang terdapat di atas permukaan bumi, sebagian kecil 0,25% ditampung angin, gelombang dan arus dan masih ada bagian yang sangat kecil 0,025% disimpan melalui proses fotosintesis di dalam tumbuh-tumbuhan yang akhirnya digunakan dalam proses pembentukan batu bara dan minyak bumi (bahan bakar fosil, proses fotosintesis yang memakan jutaan tahun) yang saat ini digunakan secara ekstensif dan eksploratif.Bukan hanya untuk bahan bakar tetapi juga untuk bahan pembuat plastik, formika, bahan sintesis lainnya. Sehingga bisa dikatakan bahwa sumber segala energi adalah energi matahari (Manan, 2009). Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan berbagai cara salah satunya sel surya yang menjanjikan masa depan yang cerah sebagai sumber energi listrik.

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA -...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Energi Matahari

Matahari adalah sumber energi utama yang memancarkan energi yang luar

biasa besarnya ke permukaan bumi. Energi matahari dapat dipresentasikan dalam

parameter intensitas radiasi yaitu jumlah daya matahari yang datang pada suatu

permukaan persatuan luas area. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi

menyerap sekitar 1000 watt energi matahari permeter persegi. Kurang dari 30%

energi tersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47% dikonversikan menjadi

panas, 23% digunakan untuk seluruh sirkulasi kerja yang terdapat di atas

permukaan bumi, sebagian kecil 0,25% ditampung angin, gelombang dan arus dan

masih ada bagian yang sangat kecil 0,025% disimpan melalui proses fotosintesis

di dalam tumbuh-tumbuhan yang akhirnya digunakan dalam proses pembentukan

batu bara dan minyak bumi (bahan bakar fosil, proses fotosintesis yang memakan

jutaan tahun) yang saat ini digunakan secara ekstensif dan eksploratif.Bukan

hanya untuk bahan bakar tetapi juga untuk bahan pembuat plastik, formika,

bahan sintesis lainnya. Sehingga bisa dikatakan bahwa sumber segala energi

adalah energi matahari (Manan, 2009). Energi matahari dapat dimanfaatkan

dengan berbagai cara salah satunya sel surya yang menjanjikan masa depan yang

cerah sebagai sumber energi listrik.

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

8

2.2 Sel Surya

Sel surya adalah suatu divais yang dapat mengkonversi energi matahari

menjadi energi listrik melalui efek fotovoltaik. Divais ini dibuat dari bahan

semikonduktor yaitu suatu zat padat yang memiliki nilai resitivitas lebih besar

dari bahan konduktor dan lebih kecil dari bahan isilator. Celah pita energinya pun

tidak terlalu besar sehingga memungkinkan terjadinya eksitasi elektron dari pita

valensi ke pita konduksi.

2.2.1 Sel Surya Anorganik

Pada umumnya sel surya terbuat dari bahan semikonduktor anorganik.

Bahan semikonduktor dibentuk dari hasil ikatan kovalen antara unsur-unsur bahan

sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron pada

unsur-unsur gas mulia. Misalnya unsur-unsur pada golongan IIIA seperti Boron

(B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) dan Thallium (Tl) dengan unsur-

unsur pada golongan V A seperti Nitrogen (N), Phosphorus (P), dan Arsenik

(As).

Muatan pembawa arus listrik pada bahan semikonduktor adalah elektron

dan hole. Suatu bahan yang pembawa mayoritasnya adalah hole disebut

semikonduktor tipe-p dan bahan yang muatan pembawa mayoritasnya adalah

elektron disebut semikonduktor tipe-n. Ketika kedua bahan ini disatukan maka

akan terbentuk semikonduktor sambungan p-n. Ketika bahan tipe-p disambungkan

dengan bahan tipe-n, maka elektron pada bahan tipe-n berdifusi melalui

permukaan sambungan menuju bahan tipe-p, begitu juga sebaliknya, hole pada

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

9

bahan tipe-p berdifusi menuju bahan tipe-n. Ketika berdifusi, hole mengalami

rekombinasi dengan elektron dan saling meniadakan muatan sehingga tepat pada

sambungan p-n terjadi daerah tanpa muatan bebas yang disebut daerah deplesi.

Pada daerah deplesi muatan positif terpisah dari muatan negatif, sehingga

timbulmedan listrik yang dikenal sebagai medan built-in yaitu medan dalam.

Akibat dari medan dalam ini akan muncul suatu potensial penghalang antara

bahan tipe-p dan bahan tipe-n. Besarnya potensial penghalang kemudian di ikuti

dengan melebarnya daerah deplesi.

Struktur sel surya dari bahan semikonduktor anorganikdapat terbentuk

sambungan p-n atau sambungan schottky. Sel surya persambungan schottky terdiri

dari sambungan metal dan semikonduktor. Struktur sel surya persambungan p-n

yang umum digunakan adalah struktur heterojunction. Pada struktur ini, energi

gap lapisan atas akan lebih besar di bandingkan dengan energi gap lapisan di

bawahnya, sehingga ketika foton dari cahaya matahari menembus lapisan-lapisan

ini foton yang energinya tidak mampu mengeksitasikan elektron pada lapisan

teratas akan diteruskan ke lapisan di bawahnya begitu setrusnya, yang dikenal

dengan sistem window.

Sebuah sel surya dapat menghasilkan arus listrik jika diberikan sejumlah

energi cahaya. Proses munculnya arus listrik ini diawali dengan proses pemutusan

ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam kristal semikonduktor ketika

menerima energi dari luar. Pada sel surya terdapat dua jenis arus, yaitu arus foto

(photo current) dan arus gelap (dark current). Arus foto atau arus penyinaran

muncul karena elektron-elektron pada pita valensi bahan semikonduktor

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

10

tereksitasi ke pita konduksi akibat diberikan sejumlah energi foton. Sehingga akan

timbul perbedaan kerapatan muatan pembawa pada pita konduksi di daerah

persambungan. Karena perbedaan kerapatan dan muatan, maka akan muncul

pergerakan muatan dari daerah kerapatan tinggi ke daerah kerapatan rendah atau

terjadi proses difusi sehinggs arus foto di sebut juga dengan arus difusi.

Sedangkan arus gelap pada sel surya yang disebut juga dengan arus dioda,

karena munculnya arus ini akibat persambungan p-n pada sel surya tersebut. Arus

gelap berlawanan arah dengan arus foto, arus gelap merupakan arus minoritas.

Resultan arus foto dan arus gelap menghasilkan arus listrik secara keseluruhan

pada sel surya.

2.2.2 Sel Surya Organik

Sifat listrik material organik pertama kali ditemukan pada tahun 1977 oleh

Chiang dan kelompok penelitiannya (Gadisa, 2006). Material organik pertama

yang dapat menghantarkan arus listrik adalahpolyacetylene yang didopping iodine

dan bromin(Roth, 1985). Molekul-molekul dalam bahan organik berinteraksi

melalui interaksi Van der Waals yang lemah.Hal ini mengakibatkan pita valensi

dan pita konduksi terbentuk pada setiap molekuldengan lebar pita antar setiap

molekulnya lebih kecil dari 0,1 eV (Ishii dkk., 1999).Orbital anti-ikatan (anti-

bondingorbital) terletak pada tingkat energi yang lebih tinggidaripada orbital

ikatan (bonding orbital). Orbital anti-ikatan membentuk pita konduksi dan orbital

ikatan membentuk pita valensi. Bagian teratas dari keadaan yang ditempati oleh

elektron pada pita valensi disebut Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO),

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

11

sedangkan bagian terbawah dari keadaan yang tidak ditempati elektronpada pita

disebut dengan Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO), atau dapat juga

dikatakan bahwa HOMO merupakan analog bagi pita valensi dalam kajian

semikonduktor berbasis bahan anorganik, sedangkan LUMO merupakan analog

bagi pita konduksi. Apabila level Fermi suatu bahan lebih dekat dengan LUMO,

dapat dikatakan bahan tipe-n, dan berperilaku sebagai penerima (akseptor)

elektron, sedangkan apabila level Fermi suatu bahan lebih dekat dengan HOMO,

bahan tersebut dapat dikatakan bahan tipe-p dan berperan sebagai pemberi (donor)

elektron.

Pada sel surya organik, digunakan dua lapisan aktif, yang satu berfungsi

sebagai lapisan donor (tipe-p) dan yang lainnya berfungsi sebagai lapisan akseptor

(tipe-n). Proses transfer muatan yang terjadi pada lapisan aktif terjadi karena

adanya perbedaan afinitas elektron. Agar terjadi suatu transfer muatan pada

lapisan donor-akseptor, LUMO lapisan donor seharusnya berada minimal 0,5 eV

di atas LUMO akseptor dan level HOMO lapisan akseptor seharusnya berada di

bawah level HOMO lapisan donor Hal ini berarti bahwa setiap bahan organik

dapat berperan sebagai lapisan donor maupun akseptor, tergantung dengan bahan

apa dia dikombinasikan (Pratiwi, 2009).

Menurut Timothy David Heidel (2010), Pembentukan dan penyinaran sel

surya organik merupakan mekanisme yang terdiri dari beberapa langkah,

diantaranya:

1. Penyerapan optis atau penyerapan energi foton. Energi ini digunakan elektron

dan hole yang saling berikatan dengan kuat. Pasangan elektron dan hole ini

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

12

kemudian membentuk eksiton (muatan netral) dengan energi ikat sebesar 0,1-

0,4 eV.

2. Difusi eksiton,eksiton yang terikat ini harus berpindah ke lapisan antarmuka.

Selama perjalanannya menuju lapisan antarmuka ada kesempatan eksiton

tersebut akan berekombinasi. Jarak yang ditempuh suatu eksiton sebelum

berekombinasi disebut panjang difusi, biasanya berkisar dalam orde 10-15 nm.

3. Perjalanan eksiton, setelah mencapai lapisan antarmuka eksiton tersebut

berdisosiasi menjadi muatan-muatan bebas. Hasil pemisahan muatan elektron

akan ditemukan pada level LUMO dari lapisan akseptor, dan hole akan

ditemukan pada level HOMO pada lapisan donor.

4. Pemisahan eksiton, muatan-muatan ini akan berdifusi menuju elektroda

masing-masing.

Pergerakan muatan ini dikerenakan drift oleh medan dalam, walaupun efek

difusi memainkan peranan penting. Perjalanan muatan ini juga dipengaruhi oleh

adanya interaksi dengan atom-atom atau muatan lain, sehingga akan mengurangi

kelajuan transpor elektron. Berikut ini adalah skema mekanisme terbentuknya

arus penyinaran pada sel surya organik:

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

13

Gambar 2.1Skema terbentuknya arus penyinaran pada sel surya organik

(Heidel, 2010)

2.3 Menentukan Performa Sel Surya

Performa sel surya ditentukan oleh dua parameter, yaitu karakterisitik arus-

tegangan (kurva I-V) yang diukur di bawah pengaruh penyinaran dan efisiensi sel

surya.

2.3.1 Karakteristik Kurva Arus-Tegangan (I-V)

Karakteristik I-V pada sel surya menggambarkan bagaimana sel surya

tersebut bekerja di bawah penyinaran sinar matahari langsung. Kurva I-V

ditentukan oleh beberapa parameter, antara lain arus hubungan singkat Isc(short

sircuit) yaitu arus ketika potensial sama dengan nol, tegangan rangkaian terbuka

Voc(open circuit voltage), yaitu tegangan ketika beban luar yang diberikan sangat

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

14

besar, tegangan Vmaxyaitu tegangan yang memberikan nilai daya maksimum, arus

Imaxyaitu arus yang memberikan nilai daya maksimum.

Pmax = Vmax Imax = Voc Isc FF (2.1)

dan faktor isi ataufill factor(FF). Faktor isi adalah ratio antara perkalian arus

maksimum dan tegangan maksimum dengan perkalian Vocdan Isc.

FF = (2.2)

FF merupakan parameter yang memperlihatkan seberapa jauh kurva I-V

mendekati bentuk ideal. Nilai FF terbesar (ideal) adalah 1 yang terjadi ketika

Pmax sama dengan Vocdikali Isc (Timuda, 2009). Berikut di bawah ini adalah

bentuk karakteristik kurva arus-tegangan (I-V) pada sel surya.

Gambar 2.2 Kurva karakteristik arus-tegangan (I-V)

Imax Vmax

IscVoc

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

15

2.3.2 Efisiensi Sel Surya

Efisiensi konversi energi sel surya secara keseluruhan adalah perbandingan

daya yang dihasilkan sel surya dengan daya sinar matahari yang mengenai sel

surya tersebut. Efisiensi tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan

parameter-parameter dari kurva I-V. Adapun persamaan efisensi konversi energi

selsurya adalah sebagai berikut:

� =����

��� 100% (2.3)

Dimana Pmax daya maksimum yang dihasilkan sel surya dan Pin adalah daya

sumber cahaya yang digunakan (Maddu dkk., 2007).

2.4 Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)

DSSC merupakan sebuah kelas baru sel surya yang relatif rendah biaya. Sel

ini diciptakan oleh Michael Grätzel dan Brian O'Regan di École Polytechnique

Fédérale de Lausanne pada tahun 1991 dan juga dikenal sebagai sel Grätzel.

Beliau membuat sel surya dengan mekanisme yang sama dengan fotosintetis

yang dilakukan oleh tumbuhan hijau. Sel surya jenis ini menggunakan gabungan

material semikonduktor anorganik dan organik.

Sel surya jenis DSSC terdiri dari tiga bagian utama, yaitu elektroda kerja,

elektroda pembanding dan larutan elektrolit. Elektroda kerja terdiri dari kaca

konduktif transfaran, seperti Indium Tin Oxida (ITO), lapisan semikonduktor

nano kristalin TiO2 dan lapisan aktif dye. Elektroda pembanding terdiri dari kaca

konduktif transparan dan lapisan karbon. Elektrolit yang digunakan adalah

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

16

elektrolit iodin dan triiodida dengan pasangan redoks (I-/I3-). Adapun struktur

DSSC ditunjukan oleh Gambar 2.3.

Gambar 2.3Struktur Dye-Sensitized Solar Cell (Sastrawan, 2006)

2.4.1 Perendaman Elektroda Kerja

Proses perendaman elektroda kerja ke dalam larutan dye merupakan proses

pembentukan lapisan aktif dye di atas elektroda kerja. Selama proses perendaman,

molekul-molekul dyeakan terserap ke dalam pori TiO2. Jika jumlah molekul dye

yang terserap semakin banyak, maka proses peneyerapan energi foton akan

semakin efektif karena yang berperan dalam penyerapan energi foton adalah

molekul-molekul dye. Hal ini akan mempengaruhi efisiensi konversi energi pada

DSSC. Penyerapan molekul dye dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain luas

lapisan TiO2, konsentrasi larutan dye, dan lamanya waktu perendaman elektroda

kerja dalam larutan dye.Seiring bertambahnya konsentrasi dyepada waktu

perendaman tertentu, maka jumlah molekul dye yang terserap mengisi pori

TiO2pun akan semakin banyak sehinggasaturasi pada nilai tertentu. Saturasi

dalam hal ini adalah kejenuhan elektroda kerja untuk menyerap molekul-molekul

dye dikarenakan pori TiO2 sudah terisi penuh oleh molekul dye, walaupun

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

17

konsentrasi dyebertambah molekul-molekul dye tidak dapat mengisi pori TiO2.

Sehingga pada keadaan ini injeksielektron ke pita konduksi TiO2tidak mengalami

perubahan yang berdampak pada efisiensi konversi energi DSSCyang akan

bernilai konstan.

2.4.2 Mekanisme Arus Penyinaran

Prinsip kerja DSSC merupakan siklus transfer elektron. Mekanisme

timbulnya arus penyinaran pada DSSC antara lain:

a. Ketika foton dari sinar matahari menimpa DSSC, energi foton tersebut akan

diserap oleh larutan dyemenyebabkan elektron valensi dyetereksitasi (D*) dari

level HOMO ke level LUMO pada molekul dyedengan persamaan reaksi:

D + foton →D* (2.4)

b. Elektron yang tereksitasi dari molekul dye tersebut akan diinjeksikan ke pita

konduksi (CB) nanopartikel TiO2. Molekul dye yang ditinggalkannnya kini

dalam keadaan teroksidasi (D+). Lapisan TiO2 bertindak sebagai

semikonduktor tipe-n. Elektron foto yang diinjeksikan ke molekul TiO2 akan

bergerak secara difusi ke sepanjang bagian atas dari elektroada kerja berupa

lapisan konduktif transparan ITO (Indium Tin Oxide).

c. Selanjutnya elektron ini ditransfer melewati rangkaian luar menuju elektroda

pembanding.

d. Triiodida yang terbentuk akan menangkap elektron yang berasal dari rangkaian

luar dengan bantuan molekul karbon sebagai katalis. Reaksi yang terjadi

adalah:

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

18

I3-+2e-

cb → 3I- (2.5)

Elektrolit iodin menyediakan elektron pengganti untuk molekul dye yang telah

menginjeksikan elektronnya pada molekul TiO2 sehingga molekul dye tetap

seperti semulakembali pada keadaan dasarground state (D) dengan persamaan

reaksi:

2D+ +3I- → I3- + 2D (2.6)

Gambar 2.4 Diagram skema aliran energi Dye-Sensitized Solar Cell

2.5Semikonduktor Titanium Dioksida (TiO2)

Material TiO2 adalah material semikonduktor yang memiliki energi gap

sebesar 3,2 eV dan menyerap sinar pada daerah ultraviolet. Material ini memiliki

kemampuan yang bagus dalam fotokimia dan fotoelektrokimia, selain itu material

TiO2 juga mudah untuk didapatkan, murah pemakaian luas tidak beracun(Gratzel,

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

19

2003).Umumnya TiO2 memiliki tiga fasa yaitu rutile, anatase dan brookite. Fasa

rutile dari TiO2 adalah fasa yang umum dan merupakan fasa yang disintesis dari

mineral ilmenite melalui proses Becher. Pada proses Becher, oksida besi yang

terkandung dalam ilmenite dipisahkan dengan temperatur tinggi dan dengan

bantuan gas sulfat atau klor sehingga menghasilkan TiO2 rutile dengan kemurnian

91-93%. Titania pada fasa anatase umumnya stabil pada ukuran partikel kurang

dari 11 nm, fasa brookite pada ukuran partikel 11–35 nm, dan fasa rutile diatas 35

nm (Zhang et al., 2000).

TiO2 yang digunakan untuk aplikasi DSSC ini adalah TiO2 dengan fase

anatase karena mempunyai kemapuan fotoaktif yang tinggi. Dengan struktur

nanopori ini yaitu ukuran pori dalam skala nano akan menaikkan kinerja sistem

karena struktur nanopori ini mempunyai karakteristik luas permukaan yang tinggi

sehingga akan menaikkan jumlah dye yang menempel pada molekul TiO2 yang

implikasinya akan menaikan jumlah cahaya yang diserap. Selain itu porositas dan

produksi fotoelektron pun akan meningkat.

2.6 Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit yang digunakan dalam DSSC ini terdiri dari pelarut

organik dan senyawa pasangan redoks. Pasangan redoks yang digunakan adalah

iodin dan triiodida (I-/I3-). Elektrolit cair ini tersusun dari kation iodida ditambah

iodin yang dilarutkan dengan pelarut organik. Pelarut organik adalah senyawa

yang mengandung nitril, seperti methoxypro-pionitrile, acetonitrile, atau γ–

Butyrolactone. Penggunaan pelarut organik memiliki beberapa keuntungan yaitu

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

20

viskositas rendah, difusi ion cepat, efisiensi tinggi, mudah dibuat dan terserap

banyak ke lapisan TiO2. Fungsi larutan elektrolit pada DSSC antara lain:

1. Sebegai regenerasi muatan pada molekul dye.

2. Transportasi muatan dalam pasangan redoks sebagai penyeimbang konsentrasi

redoks.

3. Pengisi ruangan antara TiO2 dengan permukaan elektroda lawan.

Pasangan redoks pada elektrolit (I-/I3-) memiliki potensial sebesar 0,53 V

terhadap NHE (Normal Hydrogen Energy). Nilai ini lebih besar dari potensial

maksimum pada tingkat HOMO dye, sehingga elektrolit dapat mereduksi molekul

dye yang teroksidasi.

2.7 Dye-Sensitizer

Sensitizer adalah materialyang memberikan pengaruh sensitisasi

semikonduktor terhadap cahaya (Rahman, 2009). Dye-sensitizer pada DSSC

adalah zat warna yang dapat bertindak sebagai penyerap energi

fotonatauphotosensitizer. Molekul dye menyerap foton dari cahaya matahari yang

datang, dengan energi foton tersebut akan mengeksitasikan elektronnya dari level

HOMO ke level LUMO dan menginjeksikan elektron tersebut ke pita konduksi

semikonduktor TiO2.

2.8 Buah Delima

Buah delima (pomegranate fruits) adalah tanaman buah-buahan yang dapat

tumbuh hingga 5-8 m. Tanaman ini diperkirakan berasal dari Iran, namun telah

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

21

lama dikembangbiakkan di daerah Mediterania. Bangsa Moor memberi nama

salah satu kota kuno di Spanyol, Granada berdasarkan nama buah ini. Tanaman

ini juga banyak ditanam di daerah Cina Selatan dan Asia Tenggara.

Gambar 2.5 Buah delima

2.8.1 Klasifikasi Ilmiah Buah Delima

Krajaan : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Upakelas : Rosidae

Ordo : Mytales

Genus : Punica

Spesies : P. Granatum

Nama binomial : Punica Granatum

Umumnya orang mengenal delima karena bentuk buahnya yang menarik,

sehingga sering disajikan di meja untuk dimakan segar, tanpa memperhatikan

khasiatnya. Buah delima sudah matang banyak mengandung vitamin dan mineral

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

yang bermanfaat bagi tubuh

hanya itu juga buah delima

pigmen antosianin

.

2.8.2Antosianin Buah Delima

Nama antosianin berasal dari bahasa Yunani antho

biru. Antosianin adalah

jenis tumbuhan dan merupakan pewarna yan

luas dalam tumbuhan

tanaman yang ditentukan oleh pH dari lingkungannya.

berwarna merah dan basa berwarna biru. Struktur dasar antosianin ini te

2-fenil-benzopirilium atau plavilium klorida dengan jumlah subtitusi gugus

hidroksi dan metoksi. Sebagian besar antosianin memiliki struktur 3,5,7

trihidroksiflavilium klorida dan bagian gula biasanya terikat pada gugus hidroksil

pada 3 (pada Gambar 2.4)

Berikut ini adalah struktur umum antosianin:

Sementara subtitusi p

antosianin diperlihatkan pada Tabel 2.1

yang bermanfaat bagi tubuh seperti, kalsium, zat besi, vitamin A maupun C. Tidak

buah delima sangat banyak mengandung zat warna, terutama

tosianin Buah Delima

Nama antosianin berasal dari bahasa Yunani antho-, bunga dan kyanos

adalah pigmen larut air yang secara alami terdapat pada berbagai

merupakan pewarna yang paling penting dan paling tersebar

luas dalam tumbuhan. Senyawa ini tergolong pigmen dan pembentuk warna pada

tanaman yang ditentukan oleh pH dari lingkungannya. Dalam keadaan asam

berwarna merah dan basa berwarna biru. Struktur dasar antosianin ini te

benzopirilium atau plavilium klorida dengan jumlah subtitusi gugus

hidroksi dan metoksi. Sebagian besar antosianin memiliki struktur 3,5,7

hidroksiflavilium klorida dan bagian gula biasanya terikat pada gugus hidroksil

mbar 2.4)

Berikut ini adalah struktur umum antosianin:

Gambar 2.6 Struktur umum antosianin

Sementara subtitusi pada cincin aromatik pada jenis

antosianin diperlihatkan pada Tabel 2.1

22

ium, zat besi, vitamin A maupun C. Tidak

sangat banyak mengandung zat warna, terutama

, bunga dan kyanos-,

yang secara alami terdapat pada berbagai

g paling penting dan paling tersebar

Senyawa ini tergolong pigmen dan pembentuk warna pada

Dalam keadaan asam

berwarna merah dan basa berwarna biru. Struktur dasar antosianin ini terdiri atas

benzopirilium atau plavilium klorida dengan jumlah subtitusi gugus

hidroksi dan metoksi. Sebagian besar antosianin memiliki struktur 3,5,7-

hidroksiflavilium klorida dan bagian gula biasanya terikat pada gugus hidroksil

ada cincin aromatik pada jenis-jenis senyawa

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

23

Tabel 2.1 Subtitusi pada cincin aromatik jenis-jenis senyawa antosianin

Senyawa

Subtitusi pada cincin

aromatik Warna

3’ 5’

Pelargonidin

Sianidin

Delpinidin

Peonidin

Petunidin

Malvidin

-H

-OH

-OH

-OCH3

-OCH3

-OCH3

-H

-H

-OH

-H

-OH

-OCH3

Orange red

Purplish red

Bluis purle

Rosy red

Purple

Wine red

Pada buah delima mengandung banyak antosianin, Sirimanne etal. (2006)

melakukan ekstrak figmen alami buah delima (antosianin) sebagai dye-sensitizer

pada DSSC pada lapisan TiO2. Di dalam antosianin buah delima yang diekstrak

mengandung sianin (sianidin 3-glukosida) atau plavilium pada pH alami (~3.4),

dengan kemampuan menyerap cahaya tampak pada panjang gelombang510 nm

menggunakan UV–vis spektrometer (Shimadzu UV-3000). Pada pH

(~3.4)keasaman antosianin akan bersifatstabil. Antosianin bersifat lebih stabil

pada pH asam dan pH berpengaruh terhadap efisiensi ekstraksi antosianin

(Ariviani, 2010).

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - a-research.upi.edua-research.upi.edu/operator/upload/s_fis_060930_chapter2x.pdf · sehingga konvigurasi elektron valensinya menyerupai konvigurasi elektron

24

Gambar 2.7Struktursianin (flavilium)

(Sirimanneetal., 2006)

2.9Ekstraksi

Ekstaksi adalah kegiatan penarikan kandungan kimia yang dapat larut

sehingga terpisah dari bahan yang tidak dapat larut dengan pelarut cair. Cairan

pelarut dalam proses pembuatan ekstrak adalah pelarut yang baik (optimal) untuk

senyawa kandungan yang berkhasiat atau yang aktif.Dengan demikian senyawa

tersebut dapat terpisahkan dari bahan dan dari senyawa kandungan lainya, serta

ekstrak hanya mengandung sebagian besar senyawa kandungan yang diinginkan.

Ekstraksi antosianin dari tumbuhan adalah dengan menggunakan pelarut yang

mengandung asam asetat atau asam hidrokloridadan larutannya harus disimpan

ditempat gelap serta sbaiknya didinginkan. Pelarut yang sering digunakan untuk

mengekstrasi antosianin adalah etanol, metanaol, isopropanol, aseton atau dengan

air (akuades), asam asetat, asam format, atau asam askorbat (Farima, 2009).