Jika saya katakan bahwa Anda bisa menghasilkan energi matahari dengan hujanBagaimana kamu akan tinggal? Kita tahu bahwa kondisi cuaca seperti hujan dan hari berawan sangat mempengaruhi Sel fotovoltaik, mengurangi efisiensinya. Namun, inovasi terkini menjanjikan untuk mengubah kenyataan ini, dan yang paling mengejutkan adalah bahwa inovasi tersebut didasarkan pada penggunaan graphene, material yang merevolusi berbagai sektor, termasuk energi surya.
Pada hari hujan atau berawan, ketika radiasi matahari lebih rendah, panel surya fotovoltaik tidak dapat menghasilkan energi sebanyak pada hari cerah. Hal ini selalu menjadi tantangan utama energi surya di banyak wilayah di dunia. Namun, tim ilmuwan Tiongkok yang dipimpin oleh Qunwei Tang sedang mengembangkan sel surya revolusioner apa yang bisa menghasilkan listrik bahkan saat hujan.
Graphene: bahan yang mengejutkan
Graphene adalah bahan yang terdiri dari atom karbon disusun dalam struktur heksagonal, mirip dengan grafit. Namun, yang membedakannya adalah ketebalannya hanya satu atom, menjadikannya salah satu material paling ringan dan terkuat yang diketahui. Lebih tepatnya, memang demikian 200 kali lebih kuat dari baja, lebih halus dari rambut manusia dan juga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik.
Berbagai sifatnya menjadikannya material masa depan. Tidak hanya ringan dan tahan lama, tetapi juga memiliki kapasitas yang besar menghantarkan listrik. Ia mampu menghasilkan listrik ketika terkena sinar matahari dan juga ketika terkena partikel ionik yang terdapat pada tetesan air hujan. Hal ini menjadikannya sebuah bahan yang sempurna untuk sel surya yang tidak hanya bergantung pada radiasi matahari langsung.
Bagaimana cara kerja sel surya graphene?
Prinsip pengoperasian sel surya dengan graphene Ini sangat cerdik. Panel ini memiliki lapisan graphene yang, jika bersentuhan dengan ion-ion yang ada dalam air hujan, seperti natrium, kalsium dan amonium, menyebabkan reaksi kimia yang memanfaatkan beda potensial. Ion-ion ini berinteraksi dengan elektron bebas graphene membentuk apa yang disebut pseudokapasitor. Ketika tetesan air hujan jatuh ke permukaan panel, sejumlah kecil listrik dihasilkan berkat perbedaan muatan antara graphene dan air.
Proses ini ternyata sangat efektif dalam mengubah energi potensial air hujan dalam energi listrik. Meskipun kinerjanya masih relatif rendah dibandingkan sel fotovoltaik konvensional, fakta bahwa listrik dapat dihasilkan dalam kondisi cuaca buruk sudah merupakan keuntungan besar.
Selain itu, graphene tidak hanya meningkatkan pembangkitan listrik saat hujan, namun juga terbukti mempunyai kemampuan untuk itu meningkatkan efisiensi panel surya bila terkena radiasi matahari langsung. Hal ini karena ia dapat menghasilkan reaksi tambahan ketika foton mencapai permukaannya, menjadikannya material yang sangat serbaguna.
Reaksi asam basa Lewis
Fenomena yang terjadi jika hujan menimpa panel surya yang dilapisi graphene tidak lebih dari a Reaksi asam basa Lewis. Tetesan air hujan mengandung pengotor, seperti garam dan ion, yang menghasilkan beda potensial dengan graphene.
Lapisan ion ganda dihasilkan: ion positif yang ada dalam air hujan (seperti natrium, kalsium, dan amonium) menempel pada lapisan graphene. Hasilnya, terbentuklah semacam motor mikro yang mengubah perbedaan kekuatan antara air hujan dan graphene menjadi listrik. Pertukaran elektron inilah yang menghasilkan listrik, bahkan saat hujan deras.
Hasil yang menjanjikan dan tantangan yang masih ada
Meskipun teknologi sel surya graphene sudah berjanji untuk merevolusi sektor energi, namun tantangannya masih ada. Saat ini, kinerja sel-sel tersebut berkisar 6.5%, nilai yang cukup rendah dibandingkan dengan panel surya konvensional silikon, yang memiliki efisiensi 20 sampai 22% pada hari-hari cerah.
Namun, yang benar-benar inovatif dari teknologi ini adalah teknologi ini dapat menghasilkan listrik pada saat hujan atau mendung, sesuatu yang mustahil dilakukan oleh panel konvensional. Selain itu, para ilmuwan sedang berupaya meningkatkan efisiensi sel graphene, dan diharapkan di masa depan sel tersebut dapat seefisien sel fotovoltaik saat ini, atau bahkan lebih. Jika hal ini terjadi, energi surya akan menjadi pilihan yang tepat di wilayah-wilayah di dunia yang sebagian besar beriklim lembab atau hujan.
Selain kemampuan beroperasi di tengah hujan, perkembangan superkapasitor berbasis graphene Hal ini juga membuka jalan bagi penyimpanan energi yang lebih efisien. Artinya energi yang dihasilkan saat hujan dapat disimpan untuk digunakan nanti, sehingga semakin meningkatkan kelayakan teknologi ini.
Kemungkinan penerapannya di seluruh dunia
Perkembangan sel surya dengan graphene Hal ini sangat menjanjikan bagi wilayah yang sebagian besar mengalami iklim hujan, seperti Asia Tenggara, negara-negara Eropa tertentu, dan Amerika Serikat bagian timur laut. Di daerah-daerah yang jumlah sinar mataharinya terbatas, teknologi ini dapat menawarkan solusi pembangkitan energi yang hemat biaya dan ramah lingkungan.
Demikian pula, dampak lingkungan dari panel-panel ini jauh lebih rendah, karena graphene merupakan material ekologis yang berlimpah dengan biaya produksi rendah. Pembuatannya memerlukan lebih sedikit energi dibandingkan panel silikon konvensional, dan dalam jangka panjang, panel ini dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.
Dengan kemajuan berkelanjutan di bidang energi surya, kita mungkin akan melihat dalam waktu dekat sebuah dunia di mana energi tidak hanya dihasilkan pada hari cerah, namun juga saat hujan, sehingga hari hujan tidak lagi menjadi hambatan bagi produksi. energi bersih dan berkelanjutan.