Sel Surya Revolusioner yang Dapat Dicuci dan Diregangkan Mencapai Efisiensi 8%.

• Para ilmuwan mengembangkan sel surya organik baru yang sangat tipis yang dapat dicuci dan diregangkan hingga setengah panjangnya. 
• Ini mengubah sinar matahari menjadi energi listrik dengan efisiensi 8%, sekaligus sangat stabil di udara dan air. 
• Beberapa perusahaan telah menunjukkan minat untuk mengkomersialkan teknologi ini. 

Mengembangkan panel surya terdengar bagus, namun sel surya yang dapat dicuci dan fleksibel terdengar lebih baik. Para ilmuwan di RIKEN Research di Tokyo, telah mengembangkan sel organik baru yang sangat tipis yang dapat bertahan dalam 20 siklus pencucian simulasi dan dapat diregangkan hingga setengah panjangnya.

Ini adalah sel surya pertama di dunia yang dapat menghasilkan efisiensi energi lebih tinggi dengan tetap menjaga daya regangan dan stabilitas di udara dan air.

Sel-sel ini dapat digunakan dalam tekstil, perangkat jaringan, mengisi ulang perangkat seluler saat bepergian, memberi daya pada monitor kesehatan pribadi, dan banyak lagi. Secara teknis, kemungkinannya tidak terbatas. Mari kita cari tahu bagaimana sebenarnya para ilmuwan membangun sel-sel ini dan apa saja kemampuannya.

Struktur Sel Surya Baru

Sebuah tim ilmuwan di RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) mengembangkan fotovoltaik organik (OPV) – lapisan aktif organik tipis dari sel surya. Teknologi ini mengubah cahaya yang berasal dari Matahari menjadi energi listrik, dengan efisiensi 8%, sekaligus sangat stabil di udara dan air.

Lapisan organik yang lebih tebal dapat digunakan untuk mencapai tingkat konversi maksimum sebesar 10%, namun untuk OPV, yang tebalnya sekitar 1 mikrometer, 8% merupakan tingkat konversi yang mengesankan. Dan karena bahan organiknya sangat tipis, maka dapat ditekuk tanpa pecah.

Beberapa bulan yang lalu, lapisan yang sama digunakan untuk membuat sel surya, namun lapisan tersebut tidak cukup lentur. Masalah ini kemudian diatasi dengan mengintegrasikan lembaran elastomer seperti karet yang diregangkan di bagian luar (seperti struktur sandwich). Hal ini memungkinkan sel surya melipat dirinya menjadi struktur seperti akordeon dengan puncak dan lembah.

Selain memberikan daya regangan pada sel, lembaran elastomer juga agak kedap air, sehingga sel surya dapat menahan 20 siklus kompresi mekanis dalam air selama 1 jam 40 menit. Efisiensi sel menurun hanya 20% setelah 20 siklus pencucian.

Sel surya organik dicuci dan diregangkan

Lebih khusus lagi, penelitian ini menunjukkan sel surya polimer yang dapat dicuci tetap mempertahankan efisiensi tinggi (7,9%) dan daya regangan (52%). OPV ultrafleksibel yang stabil secara mekanis dengan ketebalan total 3 mikrometer dikembangkan dengan menggabungkan lapisan aktif yang stabil dan arsitektur terbalik, menghasilkan efisiensi konversi daya hingga 7,9% dan menunjukkan efisiensi konversi daya yang stabil di bawah lingkungan udara sekitar (54% dari efisiensi awal setelah 1 bulan), dan kemampuan merenggang sebesar 41%.

Referensi:Alam | doi:10.1038/s41560-017-0001-3 | Penelitian RIKEN

Penurunan efisiensi sebesar 20,8% ketika OPV yang berdiri bebas dicelupkan ke dalam air selama 2 jam. Pengurangan ini ditekan secara signifikan hingga 5,4% dengan mengapit OPV fleksibel di antara dua elastomer.

Struktur OPV yang berdiri bebas

Aplikasi

Sel surya ini dapat digunakan untuk memberi daya pada perangkat elektronik seperti sensor untuk mengukur suhu tubuh, detak jantung, tekanan darah, atau aktivitas elektrodermal. Ada juga banyak tekstil yang dilengkapi sensor. Dengan menggabungkan teknologi ini dengan sel surya jenis baru ini, beberapa sistem pakaian sensor pintar dapat dikembangkan.

Di masa depan, jika voltase yang lebih tinggi dapat diwujudkan, sel-sel pada pakaian ini dapat digunakan untuk mengisi ulang perangkat genggam seperti ponsel pintar, tablet, dan suatu saat mungkin dapat memenuhi kebutuhan listrik rumah tangga. Jika sel surya dapat diintegrasikan dengan baterai yang ringan dan tipis, efektivitasnya dapat lebih ditingkatkan.

Penerapannya di dunia nyata mungkin membutuhkan waktu 3-5 tahun ke depan. Faktanya, beberapa perusahaan telah menunjukkan minat untuk mengkomersialkan teknologi tersebut.

Baca:Sensor Kedalaman Pada Mobil Self-Driving Kini 1000 Kali Lebih Baik

Namun, dua kendala utama komersialisasi adalah ukuran dan biaya sel surya. Untuk saat ini, ukurannya terbatas pada 10*10 cm, yang mana biaya pembuatannya cukup mahal. Namun hal ini sebagian besar disebabkan oleh biaya lapisan aktif. Lapisan lembarannya sangat tipis, sehingga pada akhirnya akan menghemat biaya. Jadi jika perusahaan besar di pasar memutuskan untuk mengkomersialkannya, mereka dapat membangun teknik baru untuk memproduksi bahan lapisan aktif secara massal dan menurunkan biaya.