Memanfaatkan Tenaga Surya Indoor untuk Perangkat Cerdas
Sel surya atau sel fotovoltaik (PV) yang dipasang di atap mengubah sinar matahari menjadi listrik. Membawa teknologi ini ke dalam ruangan dapat lebih meningkatkan efisiensi energi bangunan dan memberi daya pada berbagai teknologi nirkabel cerdas seperti pemandu asap, kamera, dan sensor suhu.
Pendekatan sederhana dikembangkan untuk menangkap cahaya di dalam ruangan. Peneliti menguji kemampuan pengisian daya indoor dari modul PV kecil modular yang terbuat dari berbagai bahan dan kemudian menghubungkan modul dengan efisiensi terendah — yang terdiri dari silikon — ke sensor suhu nirkabel. Hasil menunjukkan bahwa modul silikon, yang hanya menyerap cahaya dari LED, menyediakan lebih banyak daya dari yang dikonsumsi sensor saat operasi. Ini menunjukkan bahwa perangkat dapat berjalan terus menerus selama lampu menyala, yang akan menghilangkan kebutuhan bagi seseorang untuk secara manual menukar atau mengisi ulang baterai.
Sebagian besar bangunan diaruhi oleh campuran baik Matahari dan sumber cahaya buatan selama siang hari. Di waktu senja, yang terakhir dapat terus menyediakan energi pada perangkat. Namun, cahaya dari sumber ruangan umum, seperti LED, mencakup spektrum cahaya yang lebih sempit dari band yang lebih lebar yang dipancarkan oleh Matahari dan beberapa bahan sel surya lebih baik dalam menangkap panjang gelombang ini dari yang lain.
Untuk mengetahui tepat bagaimana beberapa bahan berbeda akan bersaing, tim menguji mini-modul PV yang terbuat dari galium indium fosida (GaInP), galium arsenida (GaAs) — dua bahan yang ditujukan untuk cahaya LED putih — dan silikon, bahan yang kurang efisien namun lebih terjangkau dan umum. Peneliti meletakkan modul berukuran sentimeter di bawah LED putih yang ditempatkan di dalam kotak hitam opak untuk memblokir sumber cahaya eksternal. LED menghasilkan cahaya dengan intensitas tetap 1000 lux, setara dengan tingkat cahaya di ruang yang terang, selama durasi eksperimen. Untuk modul PV silikon dan GaAs, merendam dalam cahaya ruangan terbukti kurang efisien daripada sinar matahari tetapi modul GaInP berperforma jauh lebih baik di bawah LED daripada sinar matahari. Keduanya modul GaInP dan GaAs secara signifikan melampaui silikon di ruangan, mengonversi 23,1% dan 14,1% cahaya LED menjadi daya listrik, masing-masing, dibandingkan dengan efisiensi konversi daya silikon sebesar 9,3%.
Peringkatnya sama untuk tes pengisian daya di mana mereka mengecek waktu yang dibutuhkan modul untuk mengisi baterai 4,18 volt yang setengah terisi, dengan silikon berada di belakang dengan selang lebih dari satu hari setengah. Tim tertarik untuk mempelajari apakah modul silikon, meskipun performanya buruk relatif terhadap pesaing tingkat atasnya, dapat menghasilkan cukup daya untuk menjalankan perangkat Internet of Things (IoT) dengan permintaan rendah.
Perangkat IoT yang dipilih untuk eksperimen adalah sensor suhu yang dihubungkan ke modul PV silikon, ditempatkan sekali lagi di bawah LED. Setelah menyalakan sensor, peneliti menemukan bahwa ia mampu menyediakan pembacaan suhu secara nirkabel ke komputer di dekatnya yang didayai oleh modul silikon saja. Setelah dua jam, mereka mematikan lampu di dalam kotak hitam dan sensor terus berjalan, baterainya habis pada setengah laju waktu pengisian.
Temuan peneliti menunjukkan bahwa bahan yang sudah umum dalam modul PV luar ruangan dapat dipakai kembali untuk perangkat ruangan dengan baterai kapasitas rendah. Hasil ini sangat berlaku untuk bangunan komersial di mana lampu menyala sepanjang waktu.
