Inovasi 'Logam Hitam' Tingkatkan Efisiensi Teknologi Surya Hingga 15 Kali

Para ilmuwan berhasil meningkatkan efisiensi generator energi surya hingga 15 kali lipat dengan teknologi "logam hitam" berbasis laser. (Universitas Rochester / J. Adam Fenster)

PARA ilmuwan telah menemukan metode inovatif untuk meningkatkan efisiensi generator energi surya hingga 15 kali lipat. Terobosan ini melibatkan penggunaan "logam hitam" yang diukir laser, sebuah material unik yang dikembangkan oleh para peneliti selama lima tahun terakhir.

Peningkatan Efisiensi dengan Logam Hitam

Penelitian yang diterbitkan pada 12 Agustus di jurnal Light: Science and Applications ini berfokus pada Generator Termoelektrik Surya (STEG). STEG adalah perangkat yang mengubah energi panas menjadi listrik melalui efek Seebeck. 

Berbeda dengan panel surya fotovoltaik yang umum ditemukan dan memiliki efisiensi sekitar 20%, STEG yang ada saat ini hanya mampu mengubah kurang dari 1% sinar matahari menjadi listrik.

Para peneliti berhasil mengatasi tantangan ini dengan mengaplikasikan metode laser pada STEG, yang dijuluki "logam hitam" karena tampilannya yang pekat. Logam ini, dalam studi ini menggunakan tungsten, ditembak dengan pulsa laser presisi tinggi untuk mengukir alur mikroskopis di permukaannya. 

Proses "penggoresan nano" ini secara signifikan meningkatkan kemampuan material untuk menyerap dan menahan radiasi termal. 

Selain itu, pulsa laser juga menghitamkan permukaan logam, sehingga memaksimalkan penyerapan panas. Permukaan tungsten yang sudah diolah ini kemudian dilapisi dengan plastik untuk menciptakan "rumah kaca mini" yang berfungsi untuk memerangkap panas lebih banyak.

Untuk sisi dingin STEG, tim peneliti juga menerapkan pulsa laser pada lempengan aluminium. Goresan mikro yang dihasilkan menciptakan "peredam panas berstruktur mikro berkapasitas super tinggi" yang diklaim dua kali lebih efisien dalam membuang panas dibandingkan peredam panas aluminium konvensional.

Pengujian dan Potensi Aplikasi

Dalam pengujian, tim menggunakan sistem STEG yang telah dimodifikasi untuk menyalakan LED di bawah simulasi sinar matahari. Jika STEG biasa tidak mampu menyalakan LED bahkan dengan paparan 10 kali intensitas sinar matahari normal, perangkat dengan kedua sisi yang dilapisi logam hitam berhasil menyalakan LED dengan kecerahan penuh pada intensitas cahaya lima kali lipat dari sinar matahari normal. Ini setara dengan peningkatan daya keluaran sebesar 15 kali lipat.

Menurut Chunlei Guo, seorang profesor optik dan fisika serta salah satu penulis studi, peningkatan efisiensi ini merupakan terobosan signifikan. "Selama beberapa dekade, fokus penelitian selalu pada peningkatan material semikonduktor dalam STEG. Dalam studi ini, kami justru berfokus pada sisi panas dan dingin perangkat, dan hasilnya sangat luar biasa," ujarnya.

Meskipun teknologi ini mungkin belum dapat menggantikan pertanian surya dalam waktu dekat, para peneliti melihat potensi besar untuk penerapannya di masa depan. 

Teknologi ini dapat digunakan untuk sensor Internet of Things (IoT) nirkabel berdaya rendah, perangkat yang dapat dikenakan (wearable devices), atau sebagai sistem energi terbarukan di luar jaringan (off-grid) untuk daerah pedesaan. (Live Science/Z-2)