Setelah enam tahun pengembangan, kendaraan listrik bertenaga surya milik startup teknologi asal Belanda, yang diberi nama 'the 0', siap memulai debutnya. Kendaraan inovatif ini menawarkan kemampuan untuk bertahan berbulan-bulan tanpa perlu mengisi ulang, menetapkan standar baru untuk efisiensi dalam transportasi listrik. 

Para peneliti dari Lehigh University telah mengembangkan material kuantum baru yang secara signifikan dapat merevolusi efisiensi panel surya. Bahan inovatif ini, menggabungkan tembaga, germanium selenida (GeSe), dan timah sulfida (SnS), telah menunjukkan efisiensi kuantum eksternal (EQE) hingga 190%. Jumlah ini melampaui batas efisiensi konvensional, sehingga menunjukkan adanya terobosan yang dapat mengubah pemanfaatan energi surya.

Memahami Terobosan Efisiensi

Sel surya mengubah sinar matahari menjadi listrik, dan efektivitasnya diukur dengan EQE, yang biasanya mencapai maksimal 100%. Efisiensi 100% ini berarti setiap foton cahaya menghasilkan satu elektron listrik. Namun, material baru yang dikembangkan di Lehigh menggunakan mekanisme yang dikenal sebagai pembangkitan eksiton ganda (MEG), di mana foton berenergi tinggi dapat menghasilkan lebih dari satu elektron, sehingga mendorong efisiensi melampaui batas 100%.

Yang membedakan material ini adalah penggunaan "intermediate band states" – tingkat energi spesifik dalam material yang meningkatkan kemampuannya untuk mengubah energi matahari. Tingkat energi ini idealnya ditempatkan untuk memanfaatkan foton yang akan terbuang sia-sia oleh sel surya konvensional. Bahan ini memanfaatkan spektrum matahari yang lebih luas dengan menyerap cahaya tambahan dalam spektrum inframerah dan spektrum tampak, sehingga meningkatkan pembangkitan listrik.

Ilmu di Balik Inovasi

 
Skema sel surya film tipis dengan CuxGeSe/SnS sebagai lapisan aktif. Kredit: Lab Ekuma / Universitas Lehigh

Kinerja material yang mengesankan berakar pada manipulasi struktural yang tepat pada tingkat molekuler. Dengan memasukkan atom tembaga ke dalam lapisan GeSe dan SnS, para peneliti telah menciptakan struktur dua dimensi yang terikat erat yang memungkinkan interaksi foton unik dengan material tersebut. Interaksi ini terjadi dalam celah van der Waals—ruang kecil di antara lapisan material tempat atom tembaga berada.

Melalui simulasi komputer dan metode eksperimental yang ekstensif, tim telah menyempurnakan teknik yang memungkinkan penempatan atom tembaga secara tepat, meminimalkan efek yang tidak diinginkan seperti pengelompokan, yang dapat membahayakan kinerja material.

Melihat ke Depan: Tantangan dan Peluang

Pengembangan material kuantum baru dengan efisiensi kuantum hingga 190% oleh para peneliti di Lehigh University dapat memajukan transportasi bertenaga surya secara signifikan, termasuk mobil, truk, dan bus.

Bahan terobosan ini, yang mampu menangkap spektrum sinar matahari secara efisien, mengatasi keterbatasan kendaraan bertenaga surya saat ini dengan menyediakan energi yang cukup untuk perjalanan yang lebih berat dan jarak jauh tanpa bergantung pada bahan bakar fosil.

Mengintegrasikan sel surya berefisiensi tinggi ke dalam desain kendaraan menawarkan kemungkinan pengurangan emisi karbon secara signifikan, terutama pada kendaraan berat seperti bus dan truk, dimana biaya bahan bakar dan dampak lingkungan menjadi perhatian utama.

Ketika sel surya canggih ini dikembangkan lebih lanjut untuk penggunaan praktis, sel surya tersebut dapat mengubah dinamika ekonomi dan lingkungan secara global. Mengurangi biaya operasional kendaraan dan emisi karbon dapat menghasilkan penghematan finansial yang besar dan meningkatkan kesehatan masyarakat melalui udara yang lebih bersih.

Selain itu, peralihan ke kendaraan bertenaga surya akan mengurangi ketergantungan global pada minyak, meningkatkan stabilitas geopolitik, dan mendorong penciptaan lapangan kerja di sektor energi terbarukan. Pergeseran ini merupakan langkah penting menuju transportasi global yang berkelanjutan, selaras dengan tujuan lingkungan yang lebih luas dan membuka jalan menuju masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan.

Meskipun hasilnya menjanjikan, masih ada jalan yang harus ditempuh sebelum mengkomersialkan bahan ini. Mengintegrasikan material kuantum baru ini ke dalam sistem energi surya yang ada memerlukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut. Meskipun sudah maju, proses produksinya perlu ditingkatkan agar dapat diterapkan secara praktis dalam industri tenaga surya.

Potensi manfaat teknologi ini sangat besar. Dengan meningkatkan efisiensi sel surya secara signifikan, kita dapat mengambil langkah menuju solusi energi yang lebih berkelanjutan, mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil, dan mengurangi dampak produksi energi terhadap lingkungan.

Karya Profesor Chinedu Ekuma dan timnya di Universitas Lehigh mewakili lompatan maju yang signifikan dalam bidang fotovoltaik. Perkembangannya menantang batasan yang ada dan membuka jalan baru bagi masa depan energi terbarukan. Seiring dengan kemajuan teknologi, hal ini dapat mengarah pada sistem tenaga surya yang lebih terjangkau dan efisien, menjadikan energi surya lebih mudah diakses di seluruh dunia dan membantu memenuhi kebutuhan energi global.

tentang Penulis

Robert Jennings adalah salah satu penerbit InnerSelf.com bersama istrinya Marie T Russell. Dia kuliah di University of Florida, Southern Technical Institute, dan University of Central Florida dengan studi di bidang real estat, pembangunan perkotaan, keuangan, teknik arsitektur, dan pendidikan dasar. Dia adalah anggota Korps Marinir AS dan Angkatan Darat AS yang pernah memimpin baterai artileri lapangan di Jerman. Dia bekerja di bidang keuangan, konstruksi, dan pengembangan real estat selama 25 tahun sebelum memulai InnerSelf.com pada tahun 1996.

InnerSelf didedikasikan untuk berbagi informasi yang memungkinkan orang untuk membuat pilihan berpendidikan dan berwawasan dalam kehidupan pribadi mereka, untuk kebaikan bersama, dan untuk kesejahteraan planet ini. Majalah InnerSelf dalam 30+ tahun publikasi baik cetak (1984-1995) atau online sebagai InnerSelf.com. Tolong dukung pekerjaan kami.

 Creative Commons 4.0

Artikel ini dilisensikan di bawah lisensi Creative Commons Atribusi-Berbagi Serupa 4.0. Atribut penulisnya Robert Jennings, InnerSelf.com. Link kembali ke artikel Artikel ini awalnya muncul di InnerSelf.com