Dye DSSC

   Sebelumnya terdapat postingan tentang DSSC secara umum, kali ini menjelaskan khusus pada bagian dye dari DSSC. Dye merupakan komponen berwarna dalam DSSC yang berfungsi sebagai penangkap cahaya (photosensitizer) yang terikat pada lapisan semikonduktor TiO₂. Tipe-tipe photosensitizer yang digunakan terdiri dari  tiga  yaitu inorganik sensitizer, organik dye dan koordinasi metal kompleks dye (Prima, 2013). Photosensitizer yang baik dalam DSSC memiliki beberapa kriteria yaitu (1) memiliki intensitas absorpsi cahaya tampak yang tinggi, (2) terikat  dengan kuat pada permukaan semikonduktor, (3) elektron harus terinjeksi secara efisien menuju pita konduksi semikonduktor, sehingga level energi LUMO pada dye harus lebih besar daripada pita konduksi elektroda TiO_2. Disisi lain untuk mempercepat regenerasi dye teroksidasi melalui transfer elektron dari pasangan redoks, level energi HOMO dye harus lebih kecil dibandingkan dengan potensial redoks , (4) memiliki gugus hidroksil, karbonil, fosponat, silil, asetil yang berfungsi sebagai anchoring group sehingga mampu mengikat Ti(IV) site pada permukaan TiO₂ (Prima, 2013). Dye harus memiliki anchoring group yang akan bereaksi dengan permukaan gugus hiroksil pada oksida semikonduktor sehingga membentuk ikatan kimia (Li dkk., 2013).

     Dye organik diperoleh dari alam dengan mengekstrak pigmen dari tumbuhan. Beberpa pigmen yang ada di alam diantaranya klorofil a dan b, karoten, xantopil, betacyanin, betaxantin, flavonoid dan antosianin. Cara mengekstrak pigmen dari tumbuhan dilakukan dengan proses maserasi.  Proses maserasi dilakukan dengan merendam tumbuhan dalam pelarut organik seperti metanol, etanol, air, aseton dll. Ketika perendeman, akan terjadi pemecahan dinding sel tempat pigmen seperti antosianoplas dan kloroplas akibat perbedaan tekanan di dalam dan di luar sel tumbuhan. Pigmen yang keluar dari sel kemudian larut dalam pelarut organik. Pigmen yang diekstrak berkaitan erat dengan panjang gelombang sinar matahari yang diserap. Sensitizer yang efektif harus menyerap cahaya melebihi rentang dari cahaya tampak hingga daerah inframerah, dan energi keadaan eksitasinya harus lebih besar dari pita konduksi TiO₂ (Calogero dkk., 2012).

Kombinasi beberapa pigmen dalam dye bisa meningkatkan efisiensi DSSC yang dihasilkan, hal ini terkait rentang panjang gelombang yang diserap menjadi lebih lebar sehingga jumlah elektron dalam dye yang tereksitasi menjadi lebih banyak.

Referensi

Prima, Eka Cahya (2013). Performansi dye sensitized solar cell menggunakan fotoelektroda TiO2 nanopartikel. (Tesis). Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Li, Y., Ku, S.-H., Chen, S.-M., Ali, M. A., & AlHemaid, F. M.. (2013). Photoelectrochemistry for red cabbage extract as natural dye to develop a dye-sensitized solar cells. International Journal of Electrochemical Science, 8, hlm. 1237 - 1245.

Calogero, G., Yum, J.-H., Sinopoli, A., Marco, G. D., Gratzel, M., & Nazeeruddin, M. K.. (2012). Anthocyanin and betalains as light-harvesting pigments for dye-sensitized solar cells.  Elsevier,  Journal of solar energi, 86, hlm.1563-1575.