Para ilmuwan yang mencari cara untuk meningkatkan kemampuan generator tenaga surya telah menemukan metode yang dapat meningkatkan efisiensinya dengan faktor 15.
Terobosan ini terletak pada “black metal” yang unik dan laser yang dikembangkan oleh para peneliti Selama lima tahun terakhiryang sekarang mereka harapkan untuk digunakan dalam generator termoelektrik surya (STEG).
STEG adalah jenis perangkat elektronik solid-state yang mengubah energi termal menjadi listrik melalui efek Seebeck-sebuah fenomena yang terjadi ketika perbedaan suhu antara bahan-bahan menggantikan partikel bermuatan dan menciptakan gaya elektromagnetik (EMF), atau tegangan.
STEG berisi bahan semikonduktor yang diapit di antara sisi “panas” dan “dingin”. Saat sisi panas dipanaskan – baik oleh matahari atau sumber energi termal lainnya – pergerakan elektron melalui bahan semikonduktor menciptakan sebuah arus listrik.
Tantangan dengan Steg yang ada adalah bahwa mereka sangat tidak efisien, mengubah kurang dari 1% sinar matahari menjadi listrik. Ini berbeda dengan panel surya fotovoltaik yang biasanya Anda temukan melekat pada rumah orang, yang mengubah sekitar 20% dari cahaya yang mereka terima menjadi listrik.
Terkait: Terobosan nanopartikel bisa membawa 'cawan suci' dari kekuatan matahari dalam jangkauan
Namun, dalam sebuah studi baru yang diterbitkan 12 Agustus di jurnal Cahaya: Sains dan AplikasiPara peneliti menggunakan logam yang diobati dengan laser, juga dikenal sebagai “Black Metal” karena penampilannya yang dalam-hitam, untuk meningkatkan efisiensi energi generator termoelektrik matahari dengan faktor 15.
Perawatan laser
Metode ini melibatkan peledakan sepotong tungsten dengan pulsa laser yang sangat cepat dan tepat untuk etsa alur mikroskopis ke permukaannya. Ini “etsa skala nano ini memungkinkan tungsten untuk menyerap lebih banyak radiasi termal dan menahannya lebih lama.
Pulsa laser juga memiliki efek memutar permukaan pitch logam apa pun menjadi hitam, meningkatkan kapasitas mereka untuk menyerap panas. Para peneliti kemudian menutupi tungsten hitam dengan sepotong plastik untuk membuat “rumah kaca mini” yang membuat lebih banyak panas.
Untuk sisi dingin Steg, para ilmuwan mengambil sepotong aluminium biasa dan sekali lagi mengecamnya dengan pulsa laser. Tinja kecil dalam logam menciptakan “disipator panas terstruktur mikro yang sangat berkapasitas tinggi” yang diklaim tim dua kali lebih efisien dalam menghilangkan panas versus heat sink aluminium yang khas.
Untuk menguji sistem, para peneliti menggunakannya untuk memberi daya pada LED di bawah sinar matahari yang disimulasikan. STEG yang khas tidak bisa menerangi LED bahkan ketika terkena cahaya 10 kali lebih kuat dari sinar matahari biasa. Dengan kedua sisi dirawat menggunakan black metal, perangkat ini menyalakan LED pada kecerahan penuh di bawah cahaya lima kali lebih kuat dari sinar matahari normal-setara dengan peningkatan output daya 15 kali.
Meskipun kemungkinan tidak akan mengganti pertanian surya dalam waktu dekat, teknologi ini pada akhirnya dapat digunakan untuk sensor internet nirkabel (IoT) nirkabel berdaya rendah atau perangkat yang dapat dikenakan, atau berfungsi sebagai sistem energi terbarukan di luar jaringan di daerah pedesaan, kata para peneliti dalam a penyataan.
“Selama beberapa dekade, komunitas riset telah berfokus pada peningkatan bahan semikonduktor yang digunakan dalam Stegs dan telah membuat keuntungan sederhana dalam efisiensi keseluruhan,” Chunlei GuoStudi rekan penulis, profesor optik dan fisika, dan ilmuwan senior di Laboratorium Universitas Rochester untuk Laser Energetics, mengatakan dalam pernyataan itu.
“Dalam penelitian ini, kami bahkan tidak menyentuh bahan semikonduktor – sebagai gantinya, kami fokus pada sisi panas dan dingin dari perangkat sebagai gantinya. Dengan menggabungkan penyerapan energi matahari yang lebih baik dan perangkap panas di sisi panas dengan disipasi panas yang lebih baik di sisi dingin, kami membuat peningkatan efisiensi yang menakjubkan.”
