Inovasi Mahasiswa UM: Sintesis Dye N719 dengan Penambahan Variasi Carbon Quantum Dots berbasis TiO2 sebagai Upaya Menciptakan Energi Berkelanjutan

Baru-baru ini, energi terbarukan telah menarik lebih banyak perhatian karena keunggulannya dibandingkan bahan bakar fosil tradisional. Tingkat penipisan bahan bakar fosil yang cepat dan meningkatnya permintaan energi telah menarik perhatian dunia untuk mencari bahan bakar alternatif, terbarukan, dan berkelanjutan. Untuk mengatasi masalah ini, energi surya muncul sebagai kandidat utama untuk menggantikan bahan bakar fosil.  Salah satu contohnya adalah pemanfaatan energi matahari melalui Dye Sensitized Soar Cell (DSSC). DSSC menawarkan solusi ramah lingkungan, tanpa polusi, dan berkelanjutan dalam menghadapi dampak negatif dari konsumsi bahan bakar fosil.

Larutan Dye N719/CqDs/dok. pri

            Pada penelitian sebelumnya sintesis hasil dari efisiensi pengaruh variasi konsentrasi dye N719 sebesar 0,1 mM hingga 0,6 mM DSSC berbasis TiO2 yang mencapai efisiensi sebesar 1,28% karena memiliki serapan tinggi di wilayah cahaya tampak. Efisiensi konversi daya adalah 7,32% (J sc . 16,94 mA cm 2, V oc . 0,788 mV) yang menunjukkan peningkatan efisiensi konversi sebesar 2,2 kali lipat dibandingkan dengan TiO2 DSSC (J sc . 7,92 mA cm 2 , V oc . 0,765 mV).

            Dye N719, sering kali menunjukkan dua pita MLCT (Metal to Ligand Charge Transfer), yakni 383 nm pada daerah ultraviolet dan 527 nm pada cahaya tampak, menyebabkan daerah yang kurang terserap dari 400 hingga 500 nm (tampak) dan di bawah 700 nm (inframerah dekat ). Oleh karena itu, dalam penelitian ini menambahkan tandem Carbon Quantum Dots (CQDs) pada N719 sebagai dye yang menyerap foton dan merangsang elektron, memperkaya kerapatan elektron pada permukaan CE (Counter Electrode). CQDs menghasilkan elektron untuk digunakan secara luas dalam elektronik, katalis, fotovoltaik, perangkat penyimpanan energi dan sebagainya. Dari ukuran CQDs yang sangat kecil (kurang dari 10 nm), sintesis yang mudah, kelarutan dalam air yang baik, biokompabilitas, dan sifat optik yang dapat disetel, karena sifat tersebut ditemukan aplikasi untuk aplikasi energi dan fotovoltaik. Dalam penelitian ini juga mengkomposit antara Carbon Quantum Dots dan dye N719 untuk proses perendaman fotoanoda dengan tujuan peningkatan efisiensi dan performa DSSC.

Sample Sintesis Dye N719 dengan Penambahan Variasi Carbon Quantum Dots /dok. pri

            Tim ini terdiri dari 2 mahasiswa jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang yang diketuai oleh Aisiyatul Fauziyah dan anggota lainnya yaitu, Amelia Fadhil Nurlaila. Berbekal riset sebelumnya, mereka mengikuti Penelitian Internal UM skema Inovasi Mahasiswa Universitas Negeri Malang di bawah dampingan Dr. Herlin Pujiarti., M.Si.

Daftar Pustaka

X. Li, C. C. Chen, L. Wu, J. Zhou, Y. Huang, and X. Zhu, "Neglected negative effect of carbon quantum dots (CQDs) entering the ocean on marine organisms living in different water layers," Marine Pollution Bulletin, vol. 199, p. 115921, Feb. 2024, doi: 10.1016/j.marpolbul.2023.115921.

S. A. Al-horaibi et al., "Development of new co-sensitizer based squaraine dyes for enhancing the performance of DSSC," Journal of Molecular Structure, vol. 1292, p. 136130, Nov. 2023, doi: 10.1016/j.molstruc.2023.136130.

P. Joselene Suzan Jennifer, S. Muthupandi, M. Joe Raja Ruban, S. Prathap, J. Madhavan, and M. Victor Antony Raj, "A quaternary nanocomposite as an efficient counter electrode for Pt-free Dye-sensitized solar cells (DSSC)," Materials Letters, vol. 340, p. 134151, Jun. 2023, doi: 10.1016/j.matlet.2023.134151.