SURABAYA – Nur Laila Fauziyah, mahasiswi Program Studi S1 Fisika Universitas Airlangga (UNAIR), berhasil mengembangkan material fotoanoda berbasis titanium dioksida (TiO₂) melalui metode green synthesis menggunakan ekstrak daun kelor (Moringa oleifera) sebagai agen bioreduktor. Penelitian ini bertujuan meningkatkan karakteristik material fotoanoda untuk menghasilkan kinerja Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) yang lebih baik dengan memanfaatkan bahan alami yang ramah lingkungan.
DSSC merupakan salah satu teknologi sel surya generasi ketiga yang memiliki potensi besar sebagai sumber energi terbarukan karena biaya produksinya relatif rendah, proses fabrikasinya sederhana, serta dapat memanfaatkan material yang melimpah di alam. Namun demikian, efisiensi DSSC masih menjadi tantangan utama. Salah satu faktor yang paling menentukan kinerja perangkat ini adalah kualitas fotoanoda berbasis TiO₂, karena material tersebut berperan sebagai media transport elektron hasil penyerapan cahaya matahari.
Berbeda dengan penelitian sebelumnya yang masih mengandalkan bahan kimia sintetis, penelitian ini memanfaatkan ekstrak daun kelor sebagai agen bioreduktor alami dalam sintesis TiO₂. Kandungan senyawa bioaktif pada daun kelor membantu proses pembentukan nanopartikel sehingga menghasilkan material yang berpotensi meningkatkan performa DSSC. Penelitian ini menggunakan variasi konsentrasi ekstrak daun kelor sebesar 5%, 10%, dan 15% untuk mengetahui pengaruhnya terhadap karakteristik TiO₂ yang dihasilkan. Material tersebut kemudian dikarakterisasi menggunakan berbagai pengujian, mulai dari XRD, PSA, UV-Vis, FTIR, hingga SEM, sebelum diaplikasikan sebagai fotoanoda pada perangkat DSSC
Hasil penelitian menunjukkan bahwa seluruh sampel TiO₂ yang berhasil disintesis memiliki struktur kristal tetragonal dengan fase anatase sebagai fase dominan. Namun, variasi ekstrak daun kelor 5% menghasilkan karakteristik material terbaik dengan derajat kristalinitas mencapai 76,63%, ukuran partikel rata-rata 371,08 nm, dan nilai band gap sebesar 3,1 eV. Sementara itu, peningkatan konsentrasi ekstrak menyebabkan ukuran partikel bertambah besar hingga 439,53 nm serta meningkatkan nilai band gap menjadi 3,4 eV. Karakteristik tersebut berpengaruh langsung terhadap performa DSSC yang dihasilkan. Fotoanoda TiO₂ hasil green synthesis dengan konsentrasi ekstrak daun kelor 5% menunjukkan performa paling baik dengan menghasilkan tegangan rangkaian terbuka (Voc) sebesar 0,72 V, arus hubung singkat (Isc) sebesar 0,286 mA, rapat arus (Jsc) sebesar 0,0716 mA/cm², fill factor (FF) sebesar 0,211, dan efisiensi konversi daya sebesar 0,0109%. Sementara itu, variasi konsentrasi ekstrak 10% dan 15% menghasilkan performa yang lebih rendah.
Nilai performa DSSC terbaik pada konsentrasi ekstrak 5% dipengaruhi oleh struktur kristal yang lebih baik, ukuran partikel yang lebih kecil, serta nilai band gap yang lebih sesuai untuk proses penyerapan cahaya. Kombinasi karakteristik tersebut membuat proses perpindahan elektron berlangsung lebih efisien sehingga mampu meningkatkan kinerja DSSC.Sebaliknya, peningkatan konsentrasi ekstrak daun kelor menyebabkan ukuran partikel TiO₂ semakin besar dan nilai band gap meningkat. Kondisi tersebut mengurangi kemampuan material dalam menyerap cahaya serta meningkatkan peluang terjadinya rekombinasi elektron sebelum mencapai elektroda. Akibatnya, arus listrik yang dihasilkan menjadi lebih kecil dan efisiensi DSSC mengalami penurunan dibandingkan sampel dengan konsentrasi ekstrak 5%.
Penelitian ini menunjukkan bahwa ekstrak daun kelor memiliki potensi sebagai bahan alami dalam sintesis material semikonduktor untuk aplikasi energi terbarukan. Selain menghasilkan TiO₂ yang dapat digunakan sebagai fotoanoda DSSC, metode green synthesis juga mendukung pengembangan material yang lebih ramah lingkungan karena mengurangi penggunaan bahan kimia sintetis.