Semuel Unwakoly, Eka Cahya Prima
Bayangkan suatu hari nanti, atap sekolahmu bukan lagi dipenuhi panel surya berkilau dari bahan silikon, tetapi dilapisi lembaran tipis berwarna hijau atau merah yang berasal dari rumput laut. Kedengarannya seperti cerita fiksi ilmiah, tetapi penelitian terbaru membuktikan bahwa hal ini bisa benar-benar terjadi. Rumput laut yang biasa kita lihat di pantai, atau bahkan kita makan sebagai agar-agar, ternyata menyimpan rahasia energi masa depan.
Dunia saat ini sedang menghadapi masalah besar: krisis energi. Minyak bumi, gas alam, dan batu bara yang selama ini menjadi sumber utama listrik dan bahan bakar, semakin lama semakin menipis. Ditambah lagi, penggunaan energi fosil melepaskan gas berbahaya seperti karbon dioksida (CO₂) dan sulfur dioksida (SO₂) yang menyebabkan polusi udara dan mempercepat pemanasan global. Bumi kita semakin panas, cuaca makin ekstrem, dan lingkungan semakin rusak.
Karena itu, para ilmuwan di seluruh dunia berlomba mencari sumber energi baru yang lebih ramah lingkungan. Salah satu jawaban yang paling menjanjikan adalah energi surya. Cahaya matahari tersedia gratis setiap hari, jumlahnya melimpah, dan bisa diubah menjadi listrik dengan teknologi yang tepat. Tidak heran kalau panel surya kini mulai banyak dipasang di atap rumah, gedung sekolah, hingga pembangkit listrik skala besar.
Tapi, ada masalah lain. Panel surya yang kita kenal umumnya terbuat dari silikon. Proses pembuatan panel silikon cukup rumit dan mahal. Selain itu, untuk menghasilkan panel silikon berkualitas tinggi, dibutuhkan pabrik besar dan energi yang tidak sedikit. Akibatnya, harga panel surya masih cukup tinggi untuk banyak masyarakat, terutama di negara berkembang.
Nah, di sinilah muncul generasi baru panel surya yang disebut dye-sensitized solar cell (DSSC). Berbeda dengan panel silikon, DSSC bisa dibuat dengan cara yang lebih sederhana, menggunakan bahan-bahan yang mudah didapat, bahkan dari alam sekitar kita. Kuncinya terletak pada penggunaan pewarna alami sebagai penyerap cahaya. Ibarat daun yang melakukan fotosintesis, pewarna ini bertugas menangkap cahaya matahari lalu mengubahnya menjadi energi listrik.
Penelitian terbaru yang dilakukan oleh tim ilmuwan Indonesia menemukan bahwa rumput laut jenis Caulerpa racemosa (rumput laut hijau) dan Gymnogongrus flabelliformis (rumput laut merah) bisa menjadi bahan pewarna alami untuk DSSC. Kedua jenis rumput laut ini tumbuh subur di perairan Maluku. Artinya, kita tidak hanya berbicara soal energi terbarukan, tetapi juga soal pemanfaatan kekayaan laut Indonesia yang selama ini mungkin belum tergarap maksimal.
Untuk memahami bagaimana DSSC bekerja, bayangkan sebuah rumah kaca mini. Cahaya matahari masuk melalui jendela, lalu mengenai dinding yang sudah dilapisi cat khusus. Cat ini akan menyerap cahaya dan memicu terjadinya perpindahan elektron. Elektron inilah yang kemudian bergerak melalui rangkaian listrik dan menghasilkan arus. DSSC menggunakan prinsip serupa, tetapi bukan cat biasa, melainkan pewarna alami dari tumbuhan atau alga.
Komponen utama DSSC ada empat: pertama, substrat transparan yang bisa menghantarkan listrik, biasanya berupa kaca ITO (indium tin oxide). Kedua, lapisan semikonduktor dari titanium dioksida (TiO₂), yang memiliki struktur berpori sehingga bisa menampung banyak molekul pewarna. Ketiga, pewarna alami yang menyerap cahaya matahari. Dan terakhir, elektrolit dan elektroda lawan yang berfungsi menjaga aliran elektron tetap stabil.
Jika panel silikon bekerja langsung dengan menyerap cahaya untuk menghasilkan listrik, DSSC bekerja dengan peran penting pewarna. Ketika sinar matahari mengenai pigmen, elektron tereksitasi lalu melompat ke lapisan TiO₂. Dari sana, elektron mengalir ke rangkaian luar dan kembali melalui elektrolit, membentuk siklus yang menghasilkan arus listrik. Sederhana, murah, dan ramah lingkungan.
Mengapa memilih rumput laut? Alasannya ada dua. Pertama, rumput laut kaya akan klorofil, yaitu pigmen hijau yang sangat efektif menyerap cahaya matahari, khususnya pada panjang gelombang biru dan merah. Kedua, rumput laut sangat melimpah di perairan Indonesia, terutama di Maluku, Sulawesi, dan Nusa Tenggara. Indonesia sebagai negara maritim punya potensi luar biasa untuk memanfaatkan kekayaan laut ini.
Dalam penelitian yang dilakukan oleh tim dari Universitas Pendidikan Indonesia bekerja sama dengan Universitas Pattimura, rumput laut dikumpulkan dari perairan Maluku. Dua jenis yang dipilih adalah Caulerpa racemosa (rumput laut hijau) dan Gymnogongrus flabelliformis (rumput laut merah). Keduanya punya pigmen berbeda, sehingga bisa dibandingkan efektivitasnya dalam menyerap cahaya.
Proses ekstraksinya sederhana namun teliti. Rumput laut segar dicuci berulang kali untuk menghilangkan garam dan kotoran. Setelah itu, rumput laut dikeringkan selama hampir dua minggu hingga bobotnya stabil. Selanjutnya, rumput laut dipotong kecil-kecil, diblender, lalu diekstraksi menggunakan pelarut etanol dan aseton. Pigmen yang larut kemudian disaring sehingga diperoleh larutan berwarna hijau tua (dari Caulerpa) dan merah kecokelatan (dari Gymnogongrus).
Larutan pigmen ini kemudian digunakan untuk melapisi lapisan TiO₂ yang sudah ditempelkan pada kaca ITO. Caranya, kaca dilapisi pasta TiO₂ menggunakan teknik spin coating, lalu dipanaskan agar menempel kuat. Setelah itu, kaca dicelupkan ke dalam larutan pigmen selama 24 jam. Hasilnya, permukaan TiO₂ berubah warna sesuai pigmen, artinya molekul klorofil berhasil menempel di permukaannya.
Langkah berikutnya adalah merakit sel surya. Kaca berlapis pigmen dipasangkan dengan elektroda lawan dari graphene yang bersifat konduktif. Di antara keduanya disisipkan larutan elektrolit, lalu ditutup rapat agar tidak bocor. Jadilah sebuah DSSC sederhana yang siap diuji coba.
Uji coba dilakukan dengan memberikan cahaya buatan setara sinar matahari standar (100 mW/cm²). Parameter yang diukur antara lain arus hubung singkat (Jsc), tegangan terbuka (Voc), faktor isi (fill factor, FF), dan efisiensi konversi daya (η). Singkatnya, pengukuran ini memberi tahu seberapa besar listrik yang bisa dihasilkan dari cahaya yang masuk.
Hasilnya menarik. DSSC berbasis Gymnogongrus flabelliformis (rumput laut merah) menghasilkan arus lebih tinggi, dengan Jsc mencapai 0,041 mA/cm². Sementara Caulerpa racemosa (rumput laut hijau) menghasilkan tegangan lebih tinggi, dengan Voc mencapai 0,46 V. Ini menunjukkan bahwa jenis pigmen memang memengaruhi karakter listrik yang dihasilkan.
Untuk efisiensi, angka tertinggi diperoleh dari Gymnogongrus flabelliformis sebesar 0,020%, sedangkan Caulerpa racemosa sedikit lebih rendah, sekitar 0,019%. Angka ini memang masih sangat kecil jika dibandingkan dengan panel silikon (15–20%). Namun, jangan lupa, ini baru penelitian tahap awal, dan bahan yang digunakan hanyalah pigmen alami tanpa modifikasi kimia kompleks.
Mengapa efisiensinya rendah? Ada beberapa faktor. Pertama, ketebalan lapisan TiO₂ mungkin belum optimal. Jika terlalu tebal, cahaya sulit menembus; jika terlalu tipis, tidak cukup pigmen yang menempel. Kedua, pigmen alami cenderung kurang stabil dibanding pewarna sintetis. Ketiga, proses rekombinasi elektron kadang terjadi terlalu cepat sehingga mengurangi jumlah elektron yang bisa digunakan untuk menghasilkan listrik.
Meski begitu, keunggulan DSSC berbasis rumput laut tidak bisa diabaikan. Bahan bakunya murah, ramah lingkungan, tersedia melimpah, dan bisa diperbarui setiap musim panen. Selain itu, pigmen alami lebih aman karena tidak mengandung logam berat atau bahan berbahaya. Dengan pengembangan teknologi lebih lanjut, efisiensinya bisa ditingkatkan melalui kombinasi pigmen, rekayasa nanomaterial, atau penambahan zat pengikat khusus.
Penelitian ini juga memberikan pesan penting: inovasi energi terbarukan bisa berangkat dari potensi lokal. Maluku dan wilayah pesisir Indonesia memiliki kekayaan rumput laut yang luar biasa. Jika selama ini rumput laut hanya dipandang sebagai bahan makanan atau komoditas ekspor, kini terbuka peluang baru menjadikannya sebagai sumber energi hijau.
Jika ingin mengetahui lebih lanjut informasinya, silahkan dibuka tautan berikut
Referensi
Unwakoly, S., Liliasari, L., Hartati, S., Munawaroh, H. S. H., Arramel, A., Rusliani, P. F., & Prima, E. C. (2025). Natural pigment-based dye-sensitized solar cells utilizing Caulerpa racemose and Gymnogongrus flabelliformis as photosensitizers. International Journal of Renewable Energy Development, 14(3), 554-562.