Para peneliti di Universitas Korea telah mengembangkan desain material nano baru menggunakan nanosfer emas rakitan sendiri yang secara signifikan meningkatkan penyerapan energi matahari. Terobosan ini menjawab tantangan utama dalam energi terbarukan: menangkap seluruh spektrum sinar matahari, termasuk panjang gelombang di luar cahaya tampak.
Tantangan Penyerapan Spektrum Matahari
Teknologi surya saat ini kesulitan untuk menyerap seluruh radiasi matahari secara efisien. Meskipun material seperti nanopartikel emas dan perak menjanjikan, penyerapannya biasanya terbatas pada panjang gelombang tampak. Menangkap cahaya inframerah-dekat, yang merupakan sebagian besar sinar matahari, masih sulit dilakukan. Hal ini penting karena spektrum penyerapan yang lebih luas secara langsung berarti efisiensi konversi energi yang lebih tinggi.
Solusinya: Supraball Emas Merakit Sendiri
Tim Universitas Korea, yang dipimpin oleh Seungwoo Lee, mengatasi tantangan ini dengan merekayasa “supraballs” – kumpulan nanopartikel emas yang secara spontan berkumpul menjadi bola-bola kecil. Dengan menyesuaikan diameter supraball ini secara hati-hati, mereka memaksimalkan penyerapan pada rentang panjang gelombang yang lebih luas.
Simulasi dan Fabrikasi
Para peneliti pertama kali menggunakan simulasi komputer untuk mengoptimalkan desain supraball, memperkirakan efisiensi penyerapan lebih dari 90%. Selanjutnya, mereka membuat film supraballs ini dengan mengeringkan larutan cair ke generator termoelektrik, sebuah perangkat yang mengubah cahaya langsung menjadi listrik. Yang perlu diperhatikan, proses ini tidak memerlukan kondisi ruang bersih khusus atau suhu ekstrem, sehingga sangat terukur.
Hasil Kinerja
Pengujian dengan simulator surya LED menunjukkan generator berlapis supraball menyerap sekitar 89% sinar matahari – hampir dua kali lipat tingkat penyerapan (45%) dibandingkan perangkat serupa yang menggunakan nanopartikel emas konvensional.
“Supraball plasmonik kami menawarkan cara sederhana untuk memanen seluruh spektrum matahari,” jelas Dr. Lee.
Implikasinya terhadap Energi Terbarukan
Teknologi ini secara drastis dapat menurunkan biaya dan meningkatkan efisiensi sistem panas matahari dan fototermal. Kesederhanaan fabrikasi membuatnya berpotensi untuk diterapkan dalam skala besar. Keuntungan utamanya adalah pendekatan ini dapat menjadikan energi surya berefisiensi tinggi lebih mudah diakses, sehingga mempercepat transisi ke sumber terbarukan.
Penelitian ini dipublikasikan di ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Perkembangan ini mewakili langkah signifikan menuju pemanfaatan energi surya yang lebih efektif dan terjangkau, sehingga berpotensi membuka teknologi terbarukan generasi baru.
