Pengertian reaksi Reduksi - Oksidasi (Redoks) serta Aplikasi nya dalam Kehidupan Sehari hari

Teoriilmukimia - Redoks atau reaksi reduksi/oksidasi adalah perubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Istilah redoks bermakna dua yakni reduksi dan oksidasi yang dapat dijelaskan sebagai berikut:

Oksidasi adalah pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion

Sedangkan Reduksi adalah penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

Istilah penambahan atau pelepasan elektron tidak selalu benar. Oksidasi dan reduksi lebih tepatnya berarti  perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron  sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).

Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal  dikenal sebagai reaksi metatesis.

1. Oksidator dan Reduktor

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidator atau yang mengalami reduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Contoh Oksidator adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H₂O₂, MnO₄⁻, CrO₃, Cr₂O₇²⁻, OsO₄) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin).

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikenal sebagai reduktor atau yang mengalami oksidasi. Oleh karena ia "mendonorkan"elektronnya, ia juga disebut sebagai pemberi elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. 

Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

2. Contoh reaksi redoks

Contoh reaksi redoks adalah antara lain

• Reaksi antara Hidrogen dan Flourin

Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah:

Reaksi oksidasi

Reaksi reduksi

Analisa masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.

Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.

Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:

Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:

·          Hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:

           H₂O₂ + 2 e⁻ → 2 OH⁻

      Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:

2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + 2H₂O

·        Denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:

2NO₃⁻ + 10e⁻ + 12 H⁺ → N₂ + 6H₂O

•  Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):

      4Fe + 3O₂ → 2 Fe₂O₃

· Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam,  menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas. Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon dioksida.

•  Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau keton, asam karboksilat, dan kemudian peroksida.

Sejarah dan Perkembangan Tabel Periodik Unsur Kimia Lengkap (Dari Oktaf sampai Mendeleev)

Teoriilmukimia - Pada abad ke Sembilan belas, ketika para kimiawan masih samar-samar dalam memahami gagasan mengenai atom dan molekul, dan belum mengetahui adanya elektron dan proton, mereka menyusun tabel periodik dengan menggunakan pengetahuannya tentang massa atom. Berikut akan dijelaskan mengenai sejarah terbentuknya Tabel Periodik Unsur yangberlaku saat ini.

1. Hukum Oktaf oleh John Newlands

Pada tahun 1864 Kimiawan Inggris yang bernama John Newlands memperhatikan bahwa tiap unsur-unsur yang telah dikenal pada waktu itu disusun menurut massa atom, maka setiap unsur kedelapan memiliki sifat-sifat yang mirip. Newlands menyebut hubungan yang istimewa itu dengan Hukum Oktaf. Namun “Hukum” ini tidak cocok untuk unsur-unsur setelah kalsium oleh karena itu hukum ini tidak bisa diterima dikalangan kimiawan

Contoh Hukum Oktaf oleh John Newlands,

H Li Be B C N O

F Na Mg Al Si P S

Cl K Ca Cr Ti Mn Fe

Berdasarkan Hukum Oktaf di atas; unsur H, F dan Cl mempunyai kemiripan sifat. Meskipun ada beberapa hal yang tidak bisa diterima, misalnya Cr tidak mirip dengan Al, Mn tidak mirip dengan P, dan Fe tidak mirip dengan S, akan tetapi hal ini telah menuju usaha untuk menyusun daftar unsur.

John Alexander Reina Newlands

2. Sistem Periodik Mendeleev (Sistem Periodik Pendek)

Lima tahun kemudian kimiawan Rusia yang bernama Dimitri Ivanovich Mendeleev dan kimiawan Jerman yang bernama Lothar Meyer secara terpisah mengusulkan penyusunan tabukasi unsur-unsur yang lebih luas berdasarkan keteraturanya, sifat yang berulang secara periodik.

Namun ada perbedaan yang mendasar dari kedua ilmuan tersebut yakni, Lothar Meyer lebih mengutamakan sifat-sifat kimia unsur sedangkan Mendeleev lebih mengutamakan kenaikan massa atom. Menurut Mendeleev, sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Yang berarti,

"jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik"

Mendeleev menempatkan unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal dinamakan golongan, dan menyusun unsur berdasar kenaikan massa atom relatifnya dalam lajur horizontal dinamakan periode. Mendeleev meramalkan bahwa masih banyak unsur-unsur yang belum ditemukan, sehingga terdapat bagian kosong dalam tabel periodiknya.

Pada tahun 1869 Mendeleev berhasil menyusun suatu daftar yang terdiri atas 65 unsur yang dikenal pada waktu itu. Ia mengamati sifat kimianya dan menyatakan hukum periodik yang menyatakan:

“Sifat unsur-unsur merupakan fungsi berkala dari massa atom relatif.”

Unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatif seperti yang digunakan Newlands hanya ada beberapa perbaikan antara lain:

a. Besarnya selisih massa atom relatif sekurang-kurangnya dua satuan.

b. Bagi unsur transisi disediakan jalur khusus.

c. Beberapa tempat dikosongkan untuk unsur yang belum ditemukan.

d. Mengadakan koreksi terhadap massa atom relatif

e. Tanpa eksperimen ia mengubah valensi Boron dan Aluminium dari 2 menjadi 3.

f. Ia meramal sifat unsur yang belum dikenal.

Keuntungan dari daftar Mendeleev dalam memahami sifat unsur adalah:

1. Sifat kimia dan sifat fisika unsur dalam satu golongan berubah secara teratur.

2. Valensi tertinggi dicapai oleh unsur dengan golongan sama.

3. Kemiripan sifat dimiliki hubungan diagonal.

4. Ada unsur yang akan ditemukan yang akan menempati tempat kosong

Keterbatasan Hukum Mendeleev yaitu:

a. Panjang perioda tidak sama.

b. Beberapa unsur ada yang terbalik.

c. Selisih massa atom relatif yang tidak berurutan tidak teratur.

d. Perubahan sifat unsur ini lambat dari elektronegatif menjadi elektropositif.

e. Unsur-unsur dari lanthanoida dimasukkan ke dalam satu golongan.

f. Besarnya valensi unsur yang lebih dari satu macam valensi sukar diramal kedudukannya dalam

sistem periodik.

g. Sifat anomali unsur pertama setiap golongan tidak ada hubungannya dengan massa atom relatif.

h. Jika daftar disusun berdasarkan massa atom relatif, maka isotop unsur yang sama harus ditempatkan pada golongan yang berbeda, sedangkan isobar seperti: 40Ar, 40K, 40 Ca harus dimasukkan dalam satu golongan.

Gambar perangko post rusia Dimitri Ivanovich Mendeleev

3. Sistem Periodik Modern

Daftar asli Mendeleev mengalami banyak perubahan, namun masih terlihat pada sistem periodik modern. Ada berbagai macam sistem periodik, tetapi yang lebih sering digunakan adalah sistem periodik panjang.

Henry G Mosley menyempurnakan tabel periodik Mendeleev dengan menempatkan unsur-unsur baru yang ditemukan di dalam ruang kosong yang telah disediakan dalam tabel Mendeleev. Henry G Mosley berpendapat

Sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya. Artinya, sifat dasar suatu unsur ditentukan oleh nomor atomnya bukan oleh massa atom relatifnya (Ar). Sehingga sistemperiodik yang disempurnakan oleh Henry G Mosley digunakan hingga sekarangdikenal dengan Sistem Periodik Modern.

Daftar ini disusun berdasarkan konfigurasi elektron dari atom unsur-unsur. Unsur-unsur dengan konfigurasi elektron yang mirip mempunyai sifat-sifat kimia yang mirip. Jadi sifat unsur ini ada hubungannya dengan konfigurasi elektron.

Hubungan ini dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Elektron-elektron tersusun dalam orbital
2. Hanya dua elektron saja yang dapat mengisi setiap orbital
3. Orbital-orbital dikelompokkan dalam kulit
4. Hanya n2 orbital yang dapat mengisi kulit ke-n
5. Ada berbagai macam orbital dengan bentuk yang berbeda.

• Orbital-s, satu orbital setiap kulit
• Orbital–p, tiga orbital setiap kulit
• Orbital-d, lima orbital setiap kulitnya
• Orbital–f, tujuh orbital setiap kulitnya

6. Elektron terluar yang paling menentukan sifat kimianya, yang disebut dengan elektron valensi.

7. Unsur dalam satu golongan mempunyai elektron valensi yang sama sehingga mempunyai sifat yang mirip.

8. Satu golongan unsur berubah secara teratur.

9. Unsur dalam satu perioda mempunyai sifat yang berubah secara teratur.

Berikut adalah Tabel Periodik Unsur yang digunakan saat ini

Tabel Periodik Unsur

Hukum-hukum tentang Gas Ideal (Hukum Boyle, Hukum Gay Lussac, Hukum Boyle-Gas Lussac)

Teoriilmukimia - Hukum-hukum gas ideal diantaranyaHukum boyle, Hukum Charles, Hukum Gay lussac. Teori kinetik gas memberikan jembatan antara tinjauan gas secara mikroskopik dan makrokospik. Hukum-hukum gas seperti hukum Boyle, Charles, dan Gay Lussac, menunjukkan hubungan antara besaran-besaran makrokospik dari berbagai macam proses serta perumusannya. Kata kinetik berasal dari adanya anggapan bahwa molekul-molekul gas selalu bergerak.

Hukum-Hukum Gas Ideal

1. Hukum Boyle

Pada abad ketujuh belas, Robert Boyle, seorang fisikawan dari Inggris, mempelajari perilaku gas secara sistematis dan kuantitatif. Robert Boyle melakukan penelitian mengenai hubungan antara tekanan terhadap volume dari sampel gas. Hasil percobaan Boyle menyatakan bahwa

Tekanan dari Sejumlah Tetap Suatu Gas Pada Suhu yang Dijaga Konstan adalah Berbanding Terbalik dengan Volumenya.

Sehingga dapat diperoleh persamaan sebagai berikut.

p₁V₁ = p₂V₂

Keterangan:

p₁ : tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²)

p₂ : tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²)

V₁ : volume gas pada keadaan 1 (m³)

V₂ : volume gas pada keadaan 2 (m³)

Grafik 1. Hubungan volume dan tekanan gas pada suhu konstan (Isotermal).

Jika dibuat grafik, maka akan menghasilkan sebuah kurva yang disebut kurva isotermal. Perhatikan gambar diatas. Kurva isotermal merupakan kurva yang bersuhu sama.

2. Hukum Charles

Hukum Charles dikemukakan oleh fisikawan Prancis bernama Jacques Charles. Charles menyatakan.

Bahwa Jika Tekanan Gas yang Berada dalam Bejana Tertutup Dipertahankan Konstan, Maka Volume Gas Sebanding Dengan Suhu Mutlaknya

Sehingga  diperoleh persamaan sebagai berikut,

Keterangan:

V₁ : volume gas pada keadaan 1 (m³)

V₂ : volume gas pada keadaan 2 (m³)

T₁ : suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

T₂ : suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Grafik 2 Hubungan volume dan suhu gas pada tekanan konstan (Isobarik)

Apabila hubungan antara volume dan suhu pada hukum Charles kita lukiskan dalam grafik, maka hasilnya tampak seperti pada gambar diatas. Kurva yang terjadi disebut  kurva isobarik yang artinya bertekanan sama.

3. Hukum Gay Lussac

Hukum Gay Lussac dikemukakan oleh kimiawan Perancis bernama Joseph Gay Iussac. Gay Lussac menyatakan

Bahwa Jika Volume Gas yang Berada dalam Bejana Tertutup Dipertahankan Konstan, Maka Tekanan Gas Sebanding Dengan Suhu Mutlaknya

Sehingga  diperoleh persamaan sebagai berikut,

Keterangan:

T₁ : suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

T₂ : suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

p₁ : tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²)

p₂ : tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²)

Grafik 3 Hubungan tekanan dan suhu gas pada volume konstan (Isokhorik)

Apabila hubungan antara tekanan dan suhu gaspada hukum Gay Lussac dilukiskan dalam grafik, maka hasilnya tampak seperti pada gambar diatas. Kurva yang terjadi disebut kurva isokhorik yang artinya volume sama.

3. Hukum Boyle-Gay Lussac

Apabila hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay Lussac digabungkan, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

Persamaan di atas disebut hukum Boyle-Gay Lussac. Kita telah mempelajari hukum-hukum tentang gas, yaitu hukum Boyle, Charles, dan Gay Lussac. Namun, dalam setiap penyelesaian soal biasanya menggunakan hukum Boyle-Gay Lussac. Hal ini disebabkan hukum ini merupakan gabungan setiap kondisi yang berlaku pada hukum-hukum gas ideal.

Materi elektrokimia (pengertian dan prinsip kerja sel surya dalam mengubah energi matahari menjadi energi listrik)

Teoriilmukimia - Sel surya atau solar cell adalah elemen aktif yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Apabila cahaya mengenai permukaan sel surya maka akan timbul perbedaan tegangan. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar sel surya dapat dihubungkan secara seri atau paralel tergantung sifat penggunaannya (Deb dkk., 1998). Gambar 1 menunjukkan rangkain listrik untuk pengukuran sel surya.

Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua sifat yaitu sebagai gelombang dan partikel yang disebut dengan foton (Deb dkk., 1998).

Energi yang dipancarkan oleh cahaya dengan panjang gelombang λ dan frekuensi foton υ dirumuskan dengan persamaan :

E = h . υ= h c/λ ………………………........................... (1)

h = konstanta Planck (6.62 x 10^-34 J.s)

            c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (3.00 x 10⁸ m/s)

Gambar 1. Rangkaian listrik sel surya

Sistem sel surya fotoelektrokimia memanfaatkan fenomena (efek) persambungan bahan semikonduktor dengan elektrolit, proses transfer pasangan elektron negatif (e-) dan hole positif (h+) antara bahan semikonduktor dan elektrolit yang dibangkitkan melalui penyerapan (absorpsi) energi cahaya. Pasangan elektron negatif (e-) dan hole positif (h+) ini berperan dalam terjadinya reaksi redoks (reduksi-oksidasi) dalam sel elektrokimia.

Bahan semikonduktor yang banyak digunakan pada sistem sel surya ini adalah bahan yang memiliki celah pita energi yang lebih lebar seperti TiO2, ZnO dan WO3 (Gunlazuardi, 2001).

 1.      Macam-macam Sel Surya

1.1  Sel surya generasi pertama

Generasi pertama dari sel surya adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal (jenis solar sel yang pertama), memiliki efisiensi yang sangat besar tetapi biaya produksi sangat tinggi sehingga tidak komersil untuk digunakan sebagai sumber energi alternatif. Jenis sel surya yang kedua adalah jenis wafer silikon poli kristal. Masing-masing lapisan memiliki ketebalan sekitar 250 mikrometer. Jenis sel surya tipe ini pembuatannya lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal (West, 2003).

1.2  Sel surya generasi kedua

Sel surya generasi kedua adalah jenis lapisan tipis (thin film). Ide pembuatan jenis sel surya lapisan tipis adalah untuk mengurangi biaya pembuatan sel surya mengingat jenis ini hanya menggunakan kurang dari 1% dari bahan baku silikon jika dibandingkan dengan bahan baku untuk jenis silikon wafer. Dengan penghematan yang tinggi pada bahan baku  membuat harga per KwH energi yang dibangkitkan menjadi lebih murah (West, 2003).

1.3  Sel surya generasi ketiga

Generasi ketiga dari jenis sel surya ini yaitu tipe solar sel polimer atau disebut juga dengan sel surya organik dan tipe sel surya fotoelektrokimia. Sel surya organik dibuat dari bahan semikonduktor organik seperti polivinilen, vinilena dan fulerena. Tipe sel surya fotoelektrokimia terdiri dari sebuah lapisan nanopartikel (biasanya titanium dioksida) yang dilapiskan pada kaca substrat dan direndam dalam dye. Jenis ini pertama kali diperkenalkan oleh Profesor Gratzel pada tahun 1991 sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan sel Gratzel atau dye-sensitized solar cells (DSSC) (Smestad dan Gratzel, 1998).

2.       Kinerja Sel Surya

Daya listrik yang dihasilkan sel surya ketika mendapat cahaya matahari diperoleh dari kemampuan perangkat sel surya mengubah energi matahari menjadi energi listrikuntuk menghasilkan tegangan dan arus. Ketika sel dalam  kondisi rangkaian pendek (short circuit,) arus maksimum atau arus short circuit (I_SC) dihasilkan, sedangkan pada kondisi rangkaian terbuka (open circuit) tidak ada arus yang dapat mengalir sehingga tegangannya maksimum, disebut tegangan  rangkaian terbuka (V_OC).

Gambar 2.  Karakteristik kurva I-V pada sel surya

Gambar 2 menunjukkan karakteristik kurva arus-tegangan sel surya.Titik pada kurva arus terhadap tegangan yang menghasilkan arus dan tegangan maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karaktersitik penting dari sel surya yaitu faktor pengisian (fill factor/FF), dengan persamaan,

………………………........................ (2)

dengan menggunakan faktor pengisian maka daya maksimum dari sel surya didapat dari persamaan:

P_MAX = V_oc.I_sc.FF             ………………………......................... (3)  

sehingga efisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel dibagi dengan daya dari cahaya yang datang:

           

            ………………………....................... (4)

Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran dalam menentukan kualitas kinerja sel surya (Septina dkk., 2007).

 3.       Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), sejak pertama kali ditemukan oleh Michael Gratzel pada tahun 1991, telah menjadi salah satu topik penelitian yang dilakukan intensif oleh peneliti di seluruh dunia. DSSC bahkan disebut juga terobosan pertama dalam teknologi sel surya sejak sel surya silikon.

Berbeda dengan sel surya konvensional, DSSC adalah sel surya fotoelektrokimia yang menggunakan elektrolit sebagai medium pengangkut muatan. Selain elektrolit, DSSC terbagi menjadi beberapa bagian yang terdiri dari nanopori TiO₂, molekul zat warna (dye) yang teradsorpsi di permukaan TiO₂ dan katalis yang semuanya diendapkan di antara dua kaca berpenghantar.

Bagian atas dan bawah sel surya merupakan kaca yang sudah dilapisi oleh oksida berpenghantar transparan yang sering disebut TCO (oksida berpenghantar yang transparan), yang berfungsi sebagai elektroda dan elektroda perlawanan. Kaca TCO elektroda perlawanan dilapisi katalis untuk mempercepat reaksi redoks dengan elektrolit. Pasangan redoks yang umum dipakai yaitu I^-/I₃^- (iodida/triiodida). Permukaan elektroda dilapisi TiO₂ nanopori tempat zat warna teradsorpsi di pori TiO₂. Zat warna yang umum digunakan yaitu jenis  kompleks ruthenium (Phani dkk., 2001).

4.      Cara Kerja Sel Surya

Skema kerja  DSSC ditunjukkan oleh gambar 4.Pada dasarnya prinsip kerja DSSC merupakan reaksi transfer elektron. Proses pertama dimulai dengan terjadinya eksitasi elektron molekul zat warna akibat penyerapan foton. Elektron tereksitasi dari keadaan dasar (D) ke keadaan tereksitasi  (D^*).

Elektron dari keadaan tereksitasi kemudian langsung terinjeksi menuju pita konduksi (E_CB)titania sehingga molekul zat warna teroksidasi (D⁺). Dengan adanya elektron penyumbang dari elektrolit (I^-) maka molekul zat warna kembali ke keadaan awalnya (ground state) dan mencegah penangkapan elektron kembali  oleh zat warna yang teroksidasi.

TiO₂|D + hυ      à       TiO₂|D*              ..…………………………....... (5)

TiO₂|D^*               à  TiO₂|D⁺ + e^-  ……………………………….. (6)      

TiO₂|D⁺+  3/2I^- à           TiO₂|D + ½I₃^- …………………….. (7)

½I₃^-+ e^-  à            3/2I^-  ………………………………............ (8)

              I₃^-+ 2e^-          à        3I^-…………………………………............. (9)

Gambar4. Skema prinsip kerja DSSC

Setelah mencapai elektroda TCO, elektron mengalir menuju elektroda perlawanan melalui rangkaian luar. Dengan adanya katalis pada elektroda perlawanan, elektron diterima oleh elektrolit sehingga hole positif (h+) yang terbentuk pada elektrolit (I3-), akibat donor elektron pada proses sebelumnya, berekombinasi dengan elektron membentuk iodida (I-). Iodida ini digunakan untuk menyumbangkan elektron pada zat warna yang teroksidasi, sehingga terbentuk perputaran gerakan elektron. Melalui siklus ini terjadi pengubahan langsung dari cahaya matahari menjadi listrik (Phani dkk., 2001).