Optimasi Komposisi Larutan Cetak Polysulfone/Polyethylene Glycol (PSf/PEG) Sebagai Elektrolit Membran Pada Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)

Optimization of Polysulfone/Polyethylene Glycol (PSf/PEG) Casted Solution Composition as A Membrane Electrolyte in A Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)

Stabilitas menjadi tantangan utama dalam pengembangan energi listrik berbahan utama cahaya matahari yaitu Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Sistem DSSC terdiri dari fotoanoda, elektrolit, elektroda pembanding dan pewarna (dye sensitizer) dengan prinsip kerja fotoelektrokimia. Dye sensitizer dan elektrolit merupakan komponen utama penentu stabilitas DSSC dengan permasalahan berupa penguapan pelarut dan kebocoran pada elektrolit cair serta desorpsi pewarna. Dalam mengatasi permasalahan tersebut, elektrolit polimer dari Polysulfone/Polyethylene Glycol (PSf/PEG) menjadi solusi dari permasalahan dengan cara meningkatkan mobilitas ion I^-/I₃^- pada elektrolit. Komposisi polimer dan porogen (pembentuk pori) berpengaruh pada konduktivitas ionik yang berdampak pada aliran elektron sistem DSSC. Oleh karena itu,pada penelitian ini dilakukan optimasi komposisi pembuatan elektrolit polimer PSf/PEG yaitu 18/0, 17/1, 16/2, 15/3, 14/4, dan 13/5. Dalam mengetahui serapan panjang gelombang pewarna dikarakterisasi menggunakan instrumen Spektrofotometer UV-Vis dan didapatkan panjang gelombang spesifik pada 573 nm, yang menandakan serapan antosianin. Karakterisasi elektrokimia dari pewarna menggunakan voltametri, dihasilkan energi celah pita dihasilkan nilai band-gap 0,5132 eV dengan metode touch plot. Pengujian kinerja dan stabilitas DSSC dilakukan pengukuran tegangan dan arus menggunakan multimeter dan dilakukan perhitungan fill factor dan efisiensi. Kinerja DSSC dengan dengan elektrolit cair sebesar 1,66%, sedangkan DSSC dengan elektrolit membran komposisi terbaik (16/2) sebesar 1,38% pada waktu 0 jam. Selain itu dilakukan uji kinerja pada waktu pendiaman 72 jam, dihasilkan efisiensi sebesar 0,77%, sedangkan DSSC dengan elektrolit membran komposisi terbaik (16/2) sebesar 1,11%. Hal tersebut menunjukkan penurunan efisiensi DSSC dengan elektrolit cair sebesar 53,43%, sedangkan DSSC elektrolit membran sebesar 19,33-20,17%.

Stability is the main challenge in the development of electrical energy made from sunlight, namely Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). DSSC system consists of photoanode, electrolyte, comparison electrode and dye sensitizer with photoelectrochemical working principle. Dye sensitizer and electrolyte are the main components that determine the stability of DSSC with problems such as solvent evaporation and leakage in liquid electrolyte and dye desorption. In overcoming these problems, polymer electrolyte of Polysulfone/Polyethylene Glycol (PSf/PEG) is a solution to the problem by increasing the mobility of I^-/I₃^- ions in the electrolyte. Polymer composition and porogen (pore formers) affect the ionic conductivity which impacts the electron flow of the DSSC system. Therefore, this study optimized the composition of PSf/PEG polymer electrolyte, namely 18/0, 17/1, 16/2, 15/3, 14/4, and 13/5. The wavelength absorption of the dye was characterized using Spectrophotometer UV-Vis instrument and the specific wavelength was obtained at 573 nm, which indicates anthocyanin absorption. Electrochemical characterization of the dye using voltammetry, the resulting energy band-gap value of 0.5132 eV with the touch plot method. Testing the performance and stability of DSSC, voltage and current measurements were carried out using a multimeter and fill factor and efficiency calculations were carried out. The performance of DSSC with liquid electrolyte was 1.66%, while DSSC with membrane electrolyte of the best composition (16/2) was 1.38% at 0 hour. In addition, the performance test was carried out at 72 hours exposure time, resulting in an efficiency of 0.77%, while the DSSC with the best composition membrane electrolyte (16/2) was 1.11%. This shows a decrease in the efficiency of DSSC with liquid electrolyte by 53.43%, while the membrane electrolyte DSSC is 19.33-20.17%.