KARAKTERISASI OPTIK DAN LISTRIK LARUTAN KLOROFIL ...

142 Sumaryanti dkkKlorofil merupakan sebagai sebuah pigmen utama yang efektif sebagai fotosensitiser pada prosesfotosintesis dari tumbuhan hijau, yang memiliki absorbsi maximum pada 670 nm, sehinggaklorofil merupakan komponen yang menarik sebagai bagian yang visible dari fotosensitiser [2].Ada beberapa jenis klorofil yang dijumpai sebagai hasil fotosintetik, tetapi jenis yang umumdijumpai pada tanaman tingkat tinggi adalah klorofil a dan b [4]. Klorofil memiliki sruktur kimiaseperti diperlihatkan pada Gambar 1. Kedua jenis klorofil, baik klorofil a maupun klorofil bmemiliki serapan cahaya pada dua daerah panjang gelombang, yaitu pada panjang gelombang 400nm - 490 nm dan pada rentang panjang gelombang 620 nm sampai 680 nm.Gambar 1. Struktur molekuler klorofil [5]Gambar 2. Spektrum serapan klorofil a dan klorofil b [6]Pada serapan klorofil, cahaya biru dan merah dari sinar matahari merupakan panjang gelombangyang paling efektif untuk menghasilkan eksitasi elektron. Spektrum serapan tersebut jugamenunjukkan bahwa hanya panjang gelombang cahaya tertentu saja yang aktif dalam prosesfotosintesis. Bagian radiasi cahaya yang aktif dalam proses fotosintesis dikenal dengan istilahPhotosynthetic Active Radiation (PAR), yaitu pada rentang panjang gelombang 400 nm sampai700 nm [4].

Karakterisasi Optik dan Listrik Larutan Klorofil Spirulina sp.... 143Dalam makalah ini, dikaji keterkaitan antara kandungan konsentrasi klorofil dengan spektrumserapan dan sifat sensitiser untuk optimasi dalam memperoleh larutan klorofil dari Spirulina Spyang sesuai untuk optimasi piranti DSSC.2. EksperimenSampel klorofil yang digunakan dalam penelitian ini adalah hasil isolasi yang dilakukan dariSpirulina Sp. Pengambilan klorofil dari sumber alam ini dilakukan dengan mengekstrak SpirulinaSp menggunakan aseton, sebagai pelarut pigmen. Selanjutnya, untuk memperoleh isolasi yanglebih murni dilakukan dengan metode kolom Chromatografi. Sampel uji, kemudian dikarakterisasi,baik sifat optik maupun sifat listrik. Setelah diperoleh hasil isolasi klorofil dalam tiga sampel makaklorofil diukur serapan cahayanya menggunakan Spectrometer UV-Vis pada panjang gelombang300-800 nm. Sedangkan sifat listrik larutan diuji dengan mengukur karakteristik arus-tegangan (I-V). Kandungan konsentrasi klorofil di dalam hasil isolasi dihitung dengan persamaan [5].dengan A adalah serapan [au].Chl-a =12.25 A , 2.55 A ,Chl-b =20.31 A , 4.91 A , (1)3. Hasil dan Pembahasan3.1. Isolasi dye klorofilDalam pembuatan larutan ekstraks klorofil Spirulina yang terbentuk belum murni, artinya klorofilbelum terpisahkan antara klorofil a, klorofil b dan betakarotin. Setelah ekstraksi larutan Spirulinakemudian dilakukan proses kromatografi. Tujuan dilakukan proses kromatografi adalahmenghasilkan larutan klorofil yang murni. Dari proses kromatografi diperoleh tiga dye yangberbeda, yang kemudian akan disebut sebagai Sp 1 , Sp 2 dan Sp 3 . Sp didefinisikan sebagai urutanhasil proses kromatografi Spirulina Sp. Larutan dye dengan fraksi klorofil terlarut yang diperolehsesaat setelah proses kromotografi dilakukan disebut dengan Sp 1 , yang secara fisis larutan iniberwarna hijau tua. Larutan dye dengan fraksi klorofil terlarut berikutnya berwarna lebih cerahdari fraksi pertama, yaitu hijau muda disebut dengan Sp 2 . Fraksi ketiga yang dihasilkan darikromatografi berwarna hijau bening, yang dinyatakan dengan Sp 3 . Sampel hasil kromatografitersebut kemudian diuapkan sehingga berbentuk padatan. Untuk keperluan pengujian sampelklorofil sebagai bahan aktif DSSC, hasil padatan dilarutkan dengan aseton untuk beragam variasikonsentrasi. Dari bentuk padatan tersebut, masing-masing sampel sebanyak 1 gram kemudiandilarutkan dengan aseton sebanyak 25 ml sebagai larutan standar. Dari larutan standar tersebutdilarutkan lagi dengan aseton untuk variasi kekentalan seperti pada Tabel 1.Tabel 1. Perbandingan kekentalan sampel spirulina spKekentalan Larutan standar (ml) Aseton (ml)1:10 1 101:15 1 151:20 1 202:10 2 102:15 2 152:20 1 20

Karakterisasi Optik dan Listrik Larutan Klorofil Spirulina sp.... 145puncak-puncak lain yang disinyalir sebagai pengotor yaitu pada λ = 501 nm, λ =532 nm dan λ =603 nm. Keseluruhan tipikal puncak serapan sampel tersebut melemah dari SP 1 hingga SP 3 .Pada SP 3 terjadi puncak serapan lebih rendah daripada SP 1 dan SP 2 . Pada sampel ini menunjukkankemampuan serapan yang lebih rendah dibanding SP 1 dan SP 2 . Penurunan kemampuan serapanpada sampel ini dikarenakan kadar klorofil SP 3 lebih rendah dibanding SP 1 dan SP 2 . Meskipunkemampuan mengabsorbsinya rendah namun pada sampel ini muncul konsistensi yakni duapuncak pada spektrum serapannya.3.2.2. Kandungan Klorofil Spirulina spSecara teori susunan klorofil secara umum bukan disusun oleh molekul tunggal melainkan terdiridari klorofil-a, klorofil-b, dan betakarotin. Klorofil-a berperan sebagai pigmen utama yang palingbanyak jumlahnya dan satu-satunya molekul klorofil yang berperan dalam fotosintesis, sedangkanklorofil-b dan betakarotin berperan sebagai pigmen pelengkap. Dari perhitungan menggunakanpersamaan (1), diperoleh nilai kandungan klorofil masing-masing sampel seperti ditunjukkan padaTabel 3.Tabel 3. Kandungan klorofil masing-masing sampel Spirulina SpSampelKlorofil a(mg/l)Klorofil b(mg/l)Sp 1 28,09 1,96Sp 2 24,58 0,83Sp 3 10,79 0,51Teramati dengan jelas bahwa tinggi puncak serapan berkorelasi langsung dengan kandunganklorofil yang terlarut. Untuk SP 1 diperoleh klorofil-a sebesar 28,09 mg/L dan klorofil-b 1,96 mg/L,sedangkan SP 2 diperoleh klorofil-a sebesar 24,58 mg/L dan klorofil-b 0,83mg/L. Untuk SP 3diperoleh kandungan klorofil-a sebesar 10,79 mg/L dan klorofil-b 0,51mg/L.Nilai serapan molekul klorofil mempengaruhi jumlah kandungan klorofil masing-masing sampel.Dari Tabel 3 di atas dapat diketahui bahwa SP 1 memiliki kandungan klorofil yang paling banyak,artinya SP 1 memiliki kemampuan menyerap energi foton lebih baik daripada SP 2 dan SP 3 . Sampelyang memiliki kandungan klorofil optimum berarti memiliki jumlah molekul penyerap fotonmaksimal. Energi foton tersebut dapat dikonversi menjadi energi elektrik pada aplikasi sel surya.Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis kurva serapan yang diperoleh maka dapat disimpulkanbahwa SP 2 merupakan sampel yang terbaik pada isolasi ini terkait dengan spektrum serapantunggal pada panjang gelombang 664 nm.3.2.3. Karakterisasi sifat listrikUntuk mengkonfirmasi kinerja larutan klorofil sebagai bahan aktif DSSC, maka dilakukanpengukuran karakteristik I-V sampel. Respon sensitiser larutan diungkapkan dari konduktivitasbahan. Konduktivitas listrik suatu larutan bergantung pada konsentrasi, jenis, dan pergerakan iondi dalam larutan. Ion yang mudah bergerak memiliki konduktivitas listrik yang besar. Acetonmerupakan pelarut polar dan klorofil merupakan molekul polar, sehingga kepolaran sampeltersebut berkontribusi terhadap nilai konduktivitas listrik klorofil. Perbedaan kemampuan larutanklorofil dalam menyerap cahaya mempengaruhi kemampuannya dalam mengalirkan elektron. Halini ditunjukkan oleh hasil pengujian I-V larutan pada Gambar 4.

146 Sumaryanti dkkGambar 4 menunjukkan kurva karakteristik I-V larutan klorofil Spirulina Sp SP 1 , SP 2 dan SP 3sebagai dye pada DSSC untuk dua kondisi pengukuran yang berbeda yaitu keadaan gelap danterang. Pada grafik teramati dengan jelas karakteristik peningkatan arus secara linierdilanjutkan eksponensial ketika tegangan dinaikkan. Arus yang muncul pada larutan dengankondisi gelap lebih kecil dibandingkan larutan pada kondisi terang. Hasil inimengidentifikasikan bahwa klorofil berperan sebagai fotosensitiser, sehingga muatan mengalirmenghasilkan arus listrik. Peningkatan arus secara linier muncul ada tegangan dibawah 1,5 V.Setelah diberikan tegangan lebih dari 1,5 V terjadi kenaikan yang signifikan sehingga grafikhubungan arus sebagai fungsi dari tegangan menunjukkan grafik yang cenderung eksponensial.Hal ini merupakan karakteristik I-V bahan organik. Apabila perbedaan arus yang dihasilkanuntuk keadaan gelap dan terang menjadi kriteria kinerja sel surya, maka larutan SP 2 adalahyang terbaik. Hal ini dikarenakan serapan cahaya dari larutan SP2 yang tinggi seperti yangtelah didiskusikan sebelumnya.Arus (x 10 -6 Ampere)16151413121110987654321teranggelap00 1 2 3Tegangan (V)(a)Arus (x 10 -6 Ampere)13121110987654321teranggelap(b)00 1 2 3Tegangan (V)1098teranggelap(c)Arus (x 10 -6 Ampere)765432100 1 2 3Tegangan (V)Gambar 4. Kurva I-V gelap-terang larutan klorofil Spirulina Sp (a) SP 1, (b) SP 2 dan (c) SP 34. KesimpulanTelah dilakukan isolasi dye klorofil Spirulina Sp menggunakan metode kolom kromatografi. Hasilpengukuran sifat optik larutan menunjukkan karakteristik dua puncak serapan yang konsistendengan spektrum serapan klorofil standar. Hasil pengukuran I-V memperlihatkan dengan jelas

Karakterisasi Optik dan Listrik Larutan Klorofil Spirulina sp.... 147karakteristik peningkatan arus secara linier dilanjutkan secara eksponensial ketika tegangandinaikkan. Pengukuran sifat listrik menunjukkan hasil yang berbeda saat di ukur pada keadaangelap dan terang. Hal ini menunjukkan sifat fotosensitiser klorofil sebagai dye pada DSSC. Daripengukuran serapan cahaya dan karakteristik I-V, diperoleh bahwa larutan klorofil SP 2 merupakanlarutan yang terbaik untuk piranti DSSC.Daftar Pustaka1. M. Fahlman, W.R. Salaneck, Surface and interfaces in polymer-based electronic, SurfaceScience, 500 (2002), 904-9222. Y. Amao, Y.Yamada, K. Aoki, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 164(2004), 47-51.3. K. Wongcharee, V Meeyoo, S Chavadej, Solar Energy Materials and Solar Cells 91 (2007),566-5714. R. Sastrawan, Photovoltaic Modules of Dye Solar Cells, Dissertation University of Freiburg(2006).5. R.J. Porra, W.A. Thompson, P.E. Kriedemann, Biochimica et Biophysica Acta, 975 (1989)384-3946. A.W.D. Larkum and Michhael Kuhl, TRENDS in Plant Science ( 2005), 355-357.