Panel surya Tiongkok ubah hujan jadi listrik

Ilustrasi panel surya.
Ilustrasi panel surya. | Chinasong /Shutterstock

Secanggih-canggihnya panel listrik tenaga surya, benda tersebut jadi tidak berguna saat hujan turun. Akan tetapi, hal ini dapat segera berubah berkat sel hibrida yang dapat menghasilkan energi, baik dari sinar matahari maupun air hujan.

Dilansir dari Phys.org, para ilmuwan dari Soochow University di China telah mempublikasikan laporan tentang perangkat hibrida pada panel surya. Mereka merancang perangkat yang dapat menghasilkan energi solar, saat keadaan cerah dan energi mekanis dari tetesan air hujan saat musim hujan.

Hal ini dimungkinkan dengan menggabungkan nanogenerator transparan ke sel surya silikon. Fungsi ganda ini dapat menghasilkan energi dengan konsistensi yang lebih besar di tengah perubahan cuaca yang terjadi terus menerus.

Sebenarnya, seperti dikutip dari Science Daily, beberapa tahun sebelumnya para ilmuwan dari Tiongkok sudah mengembangkan cara supaya panel-panel surya tetap menghasilkan listrik di musim hujan.

Pada tahun 2016, tim peneliti dari Ocean University, China, telah menghasilkan listrik dari tetesan air hujan yang jatuh di panel surya melalui penambahan lapisan graphene.

Saat itu, para ilmuwan tersebut berpikir bahwa mereka dapat memanfaatkan air hujan, yang sebenarnya tidak murni air dan mengandung berbagai garam yang terbagi menjadi ion positif dan negatif.

Mereka menciptakan tenaga melalui reaksi kimia sederhana, dengan menggunakan lembaran graphene untuk memisahkan ion bermuatan positif di dalam hujan, termasuk sodium, kalsium dan amonium, dan pada akhirnya menghasilkan energi.

Dalam laporan yang dipublikasikan di jurnal Gesellschaft Deutscher Chemiker, para ilmuwan mengadakan percobaan awal dengan menggunakan sedikit air asin, dan dapat menghasilkan ratusan mikrovolt, serta mencapai efisiensi konversi energi, dari tenaga matahari menjadi tenaga listrik, sebesar 6,53 persen dari panel surya yang telah dimodifikasi.

Laporan tersebut mencatat bahwa air benar-benar menempel pada graphene, mengikat ion bermuatan positif, membentuk lapisan ganda (yang disebut pseudocapacitor atau triboelectric nanogenerator (TENG)) dengan elektron graphene. Perbedaan energi di antara lapisan tersebut begitu kuat, sehingga dapat menghasilkan listrik.

Triboelectric nanogenerator (TENG) adalah suatu perangkat yang dapat menciptakan muatan listrik dari gesekan dua bahan yang digosok bersamaan, seperti listrik statis. TENG dapat menghasilkan tenaga dari ban mobil yang bergesekan dengan jalan, bahan-bahan baju yang saling bergesekan satu sama lain, maupun, seperti yang terjadi dalam penelitian ini, gerakan dari tetesan air hujan yang melintasi panel surya.

Meski begitu, penemuan ini masih dianggap rumit untuk diproduksi dalam jumlah besar. Tantangan bagi para ilmuwan adalah mengembangkan sistem yang tidak terlalu rumit atau besar.

Hal inilah yang kemudian dijawab oleh tim ilmuwan yang dipimpin oleh Yuqiang Liu, dari Soochow University, China. Dalam laporan yang dipublikasikan di situs American Chemical Society, disebutkan bahwa dalam penelitian sebelumnya perangkat hibrida yang terdiri dari sel surya silikon konvensional dan TENG dapat dihubungkan dengan kabel tambahan, maka di dalam desain baru ini panel sel surya dan TENG diintegrasikan dengan saling berbagi elektroda.

Zhen Wen, salah seorang anggota peneliti dan penulis laporan menyebutkan terobosan terbesar dari penemuan ini adalah alat pembangkit tenaga terpadu yang terdiri dari panel sel surya dan TENG ditunjukkan dengan berbagi elektroda secara timbal balik. "Dibandingkan dengan temuan sebelumnya, rancangan sederhana dari elektroda timbal balik mengurangi jumlah lapisan fungsional, yang sangat meningkatkan efisiensi hasilnya."

Elektroda bersama ini tidak hanya menghasilkan rancangan yang lebih kompak, namun juga menawarkan keunggulan sel surya dan TENG. Secara khusus, TENG melindungi sel surya dengan bertindak sebagai pembatas yang tahan air dan mencegah air menembus silikon.

Permukaan elektroda yang bertekstur menghalangi pantulan cahaya yang tidak diinginkan, yang meningkatkan listrik yang dihasilkan. Permukaan bertekstur juga menghasilkan area kontak yang lebih besar antara TENG dan tetesan air hujan, meningkatkan seluruh kinerja nanogenerator.

Tantangan selanjutnya adalah meningkatkan jumlah listrik yang bisa dihasilkan untuk membuatnya layak secara komersial. Namun, konsep ini telah terbukti, dan ini merupakan langkah awal yang penting. Produksi sejumlah kecil listrik saat hujan masih lebih baik daripada tidak menghasilkan apa-apa sama sekali.

BACA JUGA
Tanya Loper Tanya LOPER
Artikel terkait: SPONSOR