Para ilmuwan di Jepang dan Jerman melaporkan terobosan baru dalam efisiensi sel surya yang berpotensi membuka jalan melewati batas teoritis yang sudah bertahan lebih dari 60 tahun. Hasil ini muncul dari studi yang dipublikasikan di jurnal Journal of the American Chemical Society dan menarik perhatian karena mampu memanfaatkan bagian cahaya yang selama ini terbuang sebagai panas.
Selama ini, efisiensi panel surya dibatasi oleh apa yang dikenal sebagai batas Shockley-Queisser, yakni teori yang menjelaskan bahwa hanya sekitar 33 persen energi Matahari yang pada dasarnya bisa diubah menjadi listrik. Di pasar saat ini, panel surya komersial yang paling efisien pun umumnya baru mencapai sekitar 25 persen, sehingga masih ada ruang besar untuk peningkatan teknologi.
Apa yang berhasil dicapai para peneliti
Tim riset menggunakan pendekatan yang berbeda dari panel surya konvensional. Mereka memanfaatkan senyawa organik tetracene yang digabungkan dengan unsur logam molibdenum untuk menangkap energi dari cahaya biru berenergi tinggi, lalu memecahnya menjadi dua bagian yang bisa digunakan.
Dalam uji laboratorium, metode ini menghasilkan sekitar 130 persen quantum efficiency. Artinya, dari setiap 100 foton yang masuk, sistem dapat menghasilkan 130 pembawa energi yang berguna, angka yang terdengar tidak biasa tetapi masuk akal dalam konteks pembagian energi melalui proses fotofisika tertentu.
Mengapa angka lebih dari 100 persen bisa terjadi
Angka di atas 100 persen tidak berarti energi diciptakan dari nol. Dalam kasus ini, satu foton berenergi tinggi dapat memicu proses singlet fission, yaitu pemecahan satu keadaan energi menjadi dua eksitasi yang bisa dimanfaatkan.
Yoichi Sasaki, ahli kimia dari Kyushu University dan salah satu penulis studi, menjelaskan dalam siaran pers bahwa ada dua strategi utama untuk menembus batas Shockley-Queisser. Ia menyebut strategi pertama adalah mengubah foton inframerah berenergi rendah menjadi foton tampak yang lebih tinggi energinya, sedangkan strategi kedua adalah memanfaatkan singlet fission untuk menghasilkan dua eksiton dari satu foton.
Mengapa penemuan ini penting
Terobosan seperti ini penting karena sebagian besar energi Matahari yang sampai ke Bumi tidak benar-benar berubah menjadi listrik. Sebagian energi hilang karena tidak cocok dengan bandgap material semikonduktor, dan sebagian lain terbuang sebagai panas.
Jika pendekatan baru ini berhasil dikembangkan lebih lanjut, sel surya masa depan bisa memanen bagian spektrum cahaya yang selama ini tidak terpakai. Dampaknya bisa besar bagi efisiensi pembangkit surya, terutama untuk perangkat yang mengandalkan material tipis, fleksibel, atau sistem hibrida.
Berikut ringkasan poin penting dari temuan ini:
- Peneliti menguji kombinasi tetracene dan molibdenum.
- Sistem ini menangkap cahaya biru berenergi tinggi yang sulit dimanfaatkan panel biasa.
- Hasil lab menunjukkan efisiensi kuantum sekitar 130 persen.
- Proses yang digunakan adalah singlet fission, bukan mekanisme panel surya umum.
- Temuan ini masih berada pada tahap eksperimen terkontrol, belum siap langsung dipasang di pasar.
Masih jauh dari pasar komersial
Meski hasilnya impresif, para peneliti menegaskan bahwa ini masih sebatas uji laboratorium yang terkontrol. Panel surya komersial terbaik saat ini masih berkisar di efisiensi sekitar 25 persen, sehingga lompatan dari eksperimen ke aplikasi nyata tetap memerlukan riset lanjutan.
Tantangan berikutnya biasanya mencakup stabilitas material, skalabilitas produksi, daya tahan jangka panjang, dan biaya manufaktur. Tanpa faktor-faktor itu, angka efisiensi tinggi di laboratorium belum tentu langsung berubah menjadi produk yang murah dan andal untuk penggunaan sehari-hari.
Arah baru bagi teknologi surya
Terobosan ini menambah daftar pendekatan ilmiah yang mencoba menekan batas efisiensi panel surya yang selama ini dianggap sulit ditembus. Bila pengembangan berikutnya berhasil, riset ini bisa menjadi salah satu fondasi penting untuk generasi sel surya yang lebih efisien, lebih canggih, dan lebih mampu mengubah spektrum cahaya Matahari menjadi listrik yang berguna.
