Telah dilakukan ekstraksi zat warna alam dari biji kesumba (Bixa orellana L.) menggunakan pelarut aseton dan kajian interaksinya dengan ion Fe(III) untuk digunakan sebagai fotosensitiser pada fotoanoda serat nanoTiO2 dalam sistem sel surya tersensitisasi zat warna. Interaksinya dengan Fe(III) dilakukan menggunakan larutan Fe(NO3)3. Karakterisasi zat warna dilakukan menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan inframerah. Film serat nano TiO2 yang digunakan sebagai fotoanoda sel surya dibuat menggunakan metode electrospinning dengan titanium(IV) tetraisopropoksida (TTIP) sebagai prekursor Ti dan polivinil pirolidon (PVP, Mw~25000) sebagai matriks polimer. Pada preparasi serat nano TiO2 dilakukan kajian pengaruh konsentrasi polimer dan temperatur kalsinasi terhadap pembentukan serat nano dan fasa kristalin TiO2. Karakterisasi serat nano dilakukan menggunakan scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), difraksi sinar-X (XRD) dan gas sorption analyzer (GSA). Sensitisasi zat warna pada film serat nano TiO2 terdeposisi di atas kaca konduktif dikaji secara kualitatif menggunakan spektrofotometer spekuler-reflektansi UV-Vis dan secara kuantitatif melalui uji penentuan kurva arus-tegangan (I-V) dan spektra IPCE (incident photon to current conversion efficiency) menggunakan elektrolit PMII (1-propil-3-metilimidazolium iodida) dan elektroda lawan kaca konduktif berlapis platina. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komponen utama ekstrak biji kesumba adalah pigmen bixin dengan koefisien ekstingsi dalam pelarut aseton sebesar 53,7 Lg-1cm-1. Interaksi Fe(III)-ekstrak bixin menghasilkan pergeseran panjang gelombang batokromik yang memberikan indikasi terbentuknya ikatan antara bixin dan Fe(III). Pembentukan serat nano TiO2 diperoleh pada konsentrasi optimum PVP 50% w/v dengan suhu kalsinasi 450 oC. Konsentrasi polimer yang lebih rendah menyebabkan terbentuknya noda bulat (beads) pada serat nano, sedangkan kalsinasi pada suhu 500 oC menyebabkan kerusakan morfologi serat. Serat nano TiO2 yang diperoleh mempunyai diameter ~150–200 nm, Egap 3,27 eV dengan struktur kristalin anatas dan luas permukaan (SBET) 73,17 m2/g. Hasil kajian sensitisasi dan uji sel surya menunjukkan bahwa fotoanoda serat nano TiO2 memberikan efisiensi lebih tinggi dibandingkan TiO2 komersil. Sedangkan fotoanoda TiO2 serat nano/ekstrak bixin memberikan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan yang tersensitisasi Fe(III)-ekstrak bixin.

Extraction of natural dyes from achiote seeds (Bixa orellana L.) using acetone and study of their interaction with Fe(III) as photosensitizers on TiO2 nanofiber photoanode in dye sensitized solar cells (DSSC) have been carried out. Dyes interaction with Fe(III) was performed using Fe(NO3)3 solution. Characterization of the dyes were performed using UV-Vis and infrared spectrophotometer. TiO2 nanofibers photoanode was fabricated by electrospinning using titanium(IV) tetraisopropoxide (TTIP) as titanium precursor Ti and polyvinyl pyrrollidone (PVP, Mw ~ 25000) as polymer matrix. The effect of polymer concentration and calcination temperature on the formation and crystalline phase of TiO2 nanofibers was studied. Characterization of nanofibers was performed using scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD) and gas sorption analyzer (GSA). Natural dye sensitization on TiO2 nanofibers film deposited on conducting glass was assessed qualitatively using specular-reflectance UV-Vis spectrophotometer and quantitatively by determining current-voltage (I-V) curves and IPCE (incident photon to current conversion efficiency) spectra using PMII (1-propyl-3-methylimidazolium iodide) electrolyte and platinum-coated conducting glass as counter electrode. The results showed that the main component of achiote seed extract is bixin pigment with extinction coefficient of 53.7 Lg-1cm-1 in acetone. Interaction of Fe(III)-bixin extract resulted in bathochromic shift of the UV-Vis spectra indicating the bond formation between bixin and Fe(III). TiO2 nanofibers were obtained at optimum concentration of PVP as high as 50% (w/v) with calcination temperature of 450 oC. Low polymer concentration led to the formation of beads on nanofibers, whereas high temperature calcination induced the fiber morphology to collapse. The resulted TiO2 nanofibers were anatase crystalline phases with surface area (SBET) of 73.17 m2/g, diameter of ~150-200 nm and band gap energy of 3.27 eV. It is also shown that TiO2 nanofibers photoanodesprovides higher solar cell efficiency than those of commercial TiO2 while TiO2 nanofibers/bixin generates higher efficiency than the Fe(III)-bixin extract sensitized photoanodes.

Kata Kunci : kesumba, serat nano TiO2, electrospinning, sel surya / achiote, TiO2 nanofibers, electrospinning, solar cells