Dye-sensitized Solar Cell (DSSC)

Hingga tahun 2007, rasio elektrifikasi di Indonesia baru sekitar 65%. Rasio elektrifikasi merupakan perbandingan antara rumah tangga yang telah mendapatkan akses energi listrik dibandingkan dengan seluruh rumah tangga yang ada di Indonesia. Hal ini disebabkan rumah tangga tersebut terletak di daerah yang terpencil yang belum memiliki jaringan transmisi listrik. Sayangnya, membangun infrastruktur jaringan transmisi listrik bukanlah investasi yang murah. Sebagai solusinya, dibutuhkan energi alternatif yang dapat beroperasi tanpa membutuhkan jaringan transmisi.

Energi surya di Indonesia memiliki potensi yang menjanjikan. Total intensitas penyinaran rata – rata 4.500 Wh/m2 per hari di Kawasan Barat Indonesia (KBI) dengan variasi bulanan 10% dan 5.100 Wh/m2 per hari di Kawasan Timur Indonesia (KTI) dengan variasi bulanan 9%. Nilai tersebut jauh lebih besar dibandingkan dengan Jepang yang total intensitas penyinarannya hanya 150 – 180 Wh/m2 per hari.

Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) merupakan terobosan baru dalam solar cell dengan biaya yang relatif lebih murah dibandingkan dengan sel surya konvensional (silikon). DSSC ini pertama kali ditemukan oleh Michael Gratzel dan Brian O’Regan pada tahun 1991 di École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Swiss.

Berbeda dengan sel surya konvensional, DSSC merupakan sel surya fotoelektrokimia sehingga menggunakan elektrolit sebagai medium transport muatan. Selain elektrolit, DSSC terbagi menjadi beberapa bagian yang terdiri dari nanopori TiO2, molekul dye yang teradsorpsi di permukaan TiO2, dan katalis yang semuanya dideposisi diantara dua kaca konduktif.

Cara kerja DSSC:

Foton (sinar matahari) yang terabsorbsi oleh dye akan mengalami eksitasi elektron pada dye. Kejadian ini memberikan energy yang cukup kepada elektron untuk pindah menuju conduction band dari TiO2. Akibatnya elektron mengalir menuju elektroda,rangkaian listrik sampai counter elektroda. Elektrolit membawa elektron-elektron kembali ke dye yang berasal dari counter elektroda (CE ) .

Dye yang digunakan pada DSSC umumnya berupa dye sintetik Ruthenium kompleks. Ruthenium kompleks memiliki kemampuan berikatan baik dengan semikonduktor karena memiliki ikatan carboxylate. Ikatan tersebut memberikan efek elektron yang mengalir baik tanpa harus melakukan lompatan dan hambatan dalam proses pengalirannya. Awal penemuan DSSC oleh M.Gratzel, et al, digunakan dyes sintetik ruthenium complex tipe N3 yang menghasilkan efisiensi konversi energi sebesar 7,9%.

Penelitian dalam mencari dyes yang murah dan berbasis tumbuhan (natural dyes) terus dilakukan. Proses fotosintesis pada tumbuhan telah membuktikan adanya senyawa pada tumbuhan yang dapat digunakan sebagai dyes. Zat-zat tersebut ditemukan pada daun atau buah, yaitu antosianin, klorofil, dan xantofil. Antosianin merupakan pigmen tumbuhan yang muncul sesuai dengan pH tumbuhan. Antosianin merupakan pigmen vacuolar yang larut dalam air pada tumbuhan, terdapat pada buah, bunga, dan daun. Xantofil dan klorofil merupakan pemegang peranan penting dalam proses fotosintesis. Xantofil merupakan pigmen kuning grup karotenoid pada daun. Klorofil merupakan pigmen warna hijau dan paling banyak ditemukan pada tumbuhan hijau dan menjadi penyerap utama cahaya tampak penyinaran. Kesemua zat tersebut menyatu dalam daun untuk melakukan fotosintesis.

Penelitian tentang antosianin pada DSSC ini telah lebih dulu dikembangkan. Akan tetapi, penelitian tentang klorofil dan xantofil terus dilakukan. Peneliti telah membuktikan bahwa klorofil dan xantofil dapat tereksitasi dengan adanya penyinaran pada penerapan dyes. Sebagai hasil pengembangannya, peneliti telah mendapatkan efisiensi konversi energi yang lebih baik pada turunan dyes klorofil tersebut karena memiliki gugus carboxylate.

SUMBER:

1. http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/energi-surya/dye-sensitized-solar-cell-dssc-sel-surya-organik

2. Situs Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, Rasio Elektrifikasi Nasional Meningkat 1,5% per Tahun, 28 Februari 2009.

3. Situs Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, Energi Surya dan Pengembangannya di Indonesia, 24 September 2009.

4. en.wikipedia.org/wiki/Dye-sensitized_solar_cell

5. www.engadget.com/2010/06/10/michael-grat...zed-solar-cell-wins/

6. www.sony.net/SonyInfo/technology/technology/theme/solar_01.html