Menggunakan Teknologi Tenaga Surya untuk Menghidupkan Perangkat Cerdas di Dalam Ruangan
Sel surya atau fotovoltaik (PV) yang dipasang di atap mengubah sinar matahari menjadi listrik. Membawa teknologi tersebut ke dalam ruangan dapat lebih meningkatkan efisiensi energi bangunan dan memberi energi pada berbagai teknologi pintar nirkabel seperti alarm asap, kamera, dan sensor suhu.
Pendekatan langsung dikembangkan untuk menangkap cahaya di dalam ruangan. Para peneliti menguji kemampuan pengisian daya dalam ruangan dari perangkat PV modular kecil yang terbuat dari bahan yang berbeda dan kemudian menghubungkan modul dengan efisiensi terendah – terdiri dari silikon – ke sensor suhu nirkabel. Hasilnya menunjukkan bahwa modul silikon, yang hanya menyerap cahaya dari LED, memberikan lebih banyak daya daripada sensor yang digunakan dalam operasi. Hal ini menunjukkan bahwa perangkat dapat berjalan terus menerus saat lampu tetap menyala, yang akan menghilangkan kebutuhan seseorang untuk menukar atau mengisi ulang baterai secara manual.
Sebagian besar bangunan diterangi oleh campuran matahari dan sumber cahaya buatan di siang hari. Saat senja, yang terakhir dapat terus memasok energi ke perangkat. Namun, cahaya dari sumber dalam ruangan yang umum, seperti LED, mencakup spektrum cahaya yang lebih sempit daripada pita lebar yang dipancarkan oleh Matahari dan beberapa bahan sel surya lebih baik dalam menangkap panjang gelombang ini daripada yang lain.
Untuk mengetahui dengan tepat bagaimana beberapa bahan yang berbeda akan ditumpuk, tim menguji modul mini PV yang terbuat dari galium indium phosphide (GaInP), galium arsenide (GaAs) — dua bahan yang diarahkan ke lampu LED putih — dan silikon, yang kurang efisien tetapi bahan yang lebih terjangkau dan biasa. Para peneliti menempatkan modul selebar sentimeter di bawah LED putih yang ditempatkan di dalam kotak hitam buram untuk menghalangi sumber cahaya eksternal. LED menghasilkan cahaya pada intensitas tetap 1000 lux, sebanding dengan tingkat cahaya di ruangan yang cukup terang, selama eksperimen. Untuk modul silikon dan PV GaAs, perendaman dalam cahaya dalam ruangan terbukti kurang efisien daripada sinar matahari tetapi modul GaInP berkinerja jauh lebih baik di bawah LED daripada sinar matahari. Baik modul GaInP dan GaAs secara signifikan melampaui silikon di dalam ruangan, masing-masing mengubah 23,1% dan 14,1% lampu LED menjadi daya listrik, dibandingkan dengan efisiensi konversi daya silikon 9,3%.
Peringkatnya sama untuk tes pengisian daya di mana mereka menghitung waktu yang dibutuhkan modul untuk mengisi baterai 4,18 volt setengah terisi, dengan silikon masuk terakhir dengan selisih lebih dari satu setengah hari. Tim tertarik untuk mempelajari apakah modul silikon, meskipun kinerjanya buruk dibandingkan pesaing papan atas, dapat menghasilkan daya yang cukup untuk menjalankan perangkat Internet of Things (IoT) dengan permintaan rendah.
Perangkat IoT yang dipilih untuk percobaan adalah sensor suhu yang dihubungkan ke modul PV silikon, ditempatkan sekali lagi di bawah LED. Setelah menyalakan sensor, para peneliti menemukan bahwa sensor itu mampu memberikan pembacaan suhu secara nirkabel ke komputer terdekat yang ditenagai oleh modul silikon saja. Setelah dua jam, mereka mematikan lampu di kotak hitam dan sensor terus berjalan, baterainya habis setengah dari kecepatan yang diperlukan untuk mengisi daya.
Temuan para peneliti menunjukkan bahwa bahan yang sudah ada di mana-mana dalam modul PV luar ruang dapat digunakan kembali untuk perangkat dalam ruangan dengan baterai berkapasitas rendah. Hasilnya terutama berlaku untuk bangunan komersial di mana lampu menyala sepanjang waktu.
