Ilmuwan Rebut Rekor Baru Efisiensi Sel Surya, Capai 130% di Laboratorium

Sel Surya Tradisional Terbatas oleh Hukum Fisika

Sel surya konvensional hanya mampu memanfaatkan sekitar sepertiga dari energi cahaya matahari yang sampai ke Bumi. Batas ini dikenal sebagai Shockley-Queisser limit, yang pertama kali dikemukakan pada 1961 oleh dua fisikawan, William Shockley dan Hans Queisser.

Penyebabnya adalah keterbatasan konversi spektrum cahaya. Sinar matahari terdiri dari berbagai panjang gelombang, tetapi sel surya hanya dapat mengubah sebagian kecilnya—seperti cahaya tampak—menjadi listrik. Sisanya hilang sebagai panas atau melewati panel tanpa dimanfaatkan.

Terobosan Baru: Konversi Dua Kali Lipat dengan Cahaya Biru

Sebuah tim peneliti dari Jepang dan Jerman kini berhasil memecahkan batas tersebut melalui metode inovatif. Dalam studi yang dipublikasikan di Journal of the American Chemical Society, mereka mengembangkan teknik untuk menangkap energi cahaya biru berenergi tinggi—bagian spektrum yang biasanya tidak dapat diubah menjadi listrik.

Dengan menembakkan cahaya biru berenergi tinggi ke senyawa organik bernama tetracene yang dicampur dengan unsur logam molibdenum, tim ini mampu membagi energi foton menjadi dua pembawa energi yang dapat dimanfaatkan. Hasilnya, efisiensi kuantum mencapai 130%, artinya untuk setiap 100 foton yang masuk, dihasilkan 130 pembawa energi.

Bagaimana Teknologi Ini Bekerja?

Metode ini memanfaatkan fenomena singlet fission, di mana satu foton berenergi tinggi dipecah menjadi dua eksiton (pembawa energi). Penambahan molibdenum memungkinkan proses ini berlangsung lebih stabil dan efisien dibandingkan upaya sebelumnya.

"Kami memiliki dua strategi utama untuk memecahkan batas Shockley-Queisser. Pertama, mengubah foton inframerah berenergi rendah menjadi foton tampak berenergi lebih tinggi. Kedua, menggunakan singlet fission untuk menghasilkan dua eksiton dari satu foton," ujar Yoichi Sasaki, ahli kimia dari Universitas Kyushu sekaligus salah satu penulis studi, dalam siaran pers.

Masih Tahap Awal, tetapi Membuka Peluang Besar

Meskipun pencapaian ini spektakuler, teknologi ini masih dalam tahap pengujian laboratorium. Panel surya komersial paling efisien saat ini hanya mencapai efisiensi sekitar 25%, dan perubahan signifikan mungkin tidak akan terjadi dalam waktu dekat.

Namun, terobosan ini menandai crack terbesar dalam batas teoretis yang telah bertahan selama lebih dari 60 tahun. Jika berhasil dikomersialkan, teknologi ini dapat merevolusi industri energi terbarukan dengan meningkatkan efisiensi sel surya secara drastis.

Tantangan ke Depan

• Stabilitas jangka panjang: Proses konversi energi harus mampu bertahan dalam kondisi operasional yang sesungguhnya, tidak hanya dalam lingkungan laboratorium.
• Biaya produksi: Penggunaan molibdenum dan senyawa organik lainnya mungkin meningkatkan biaya pembuatan panel surya.
• Skalabilitas: Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memastikan teknologi ini dapat diterapkan secara massal.

Harapan untuk Masa Depan Energi Bersih

Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan energi terbarukan, terobosan ini memberikan harapan baru. Jika berhasil dikembangkan lebih lanjut, teknologi ini dapat membantu mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mempercepat transisi menuju energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.