Peneliti berhasil mengubah kayu menjadi material energi surya yang bisa tetap bekerja setelah cahaya matahari hilang. Terobosan ini mengatasi salah satu kelemahan utama panel surya, yakni produksi listrik yang berhenti saat malam tiba atau ketika sinar matahari tidak tersedia.
Selama ini, penyimpanan energi menjadi solusi paling umum untuk menutup jeda produksi itu. Namun, sistem penyimpanan biasanya memerlukan banyak lapisan dan tiap tahap berpotensi menimbulkan kehilangan energi, sehingga tim peneliti mencari pendekatan yang lebih sederhana dan efisien.
Kayu diubah menjadi sistem energi serba ada
Dalam studi yang dimuat di Advanced Energy Materials, para peneliti merancang ulang struktur nano di dalam kayu agar material tersebut bisa menyerap cahaya matahari, menyimpannya sebagai panas, lalu tetap menghasilkan listrik saat matahari sudah tidak ada. Pendekatan ini membuat kayu tidak lagi sekadar berfungsi sebagai bahan bangunan, tetapi juga sebagai bagian dari sistem pemanen energi surya.
Mengutip penjelasan dari Interesting Engineering, tim peneliti memilih jalur yang menghindari ketergantungan pada banyak komponen terpisah. Hasil akhirnya adalah material yang disebut sebagai sistem energi surya terpadu atau all-in-one solar energy system.
Bermula dari balsa wood
Bahan dasar yang digunakan adalah balsa wood, jenis kayu ringan yang memiliki saluran seperti terowongan pada skala nano. Struktur alami ini dinilai cocok untuk memandu panas, tetapi kayu tetap punya dua masalah besar untuk aplikasi energi surya, yaitu cenderung memantulkan cahaya dan menyerap air.
Untuk mengatasinya, peneliti terlebih dahulu menghilangkan lignin agar pori-pori di dalam kayu menjadi lebih terbuka. Setelah itu, dinding saluran nano dilapisi black phosphorene, material yang membantu mengubah sinar matahari yang diserap menjadi panas.
Lapisan tambahan untuk stabilitas dan daya serap
Agar kinerjanya lebih baik, nanolayer itu kemudian dikapsulasi dengan tannic acid dan ion logam. Langkah ini bertujuan meningkatkan penyerapan cahaya sekaligus mencegah oksidasi yang bisa merusak material.
Tim juga menambahkan nanopartikel lain untuk mendukung penyerapan cahaya dan rantai hidrokarbon untuk memberi sifat tahan air. Di bagian saluran, peneliti mengisi stearic acid, zat yang meleleh saat dipanaskan dan menyimpan energi, lalu melepaskannya kembali saat mengeras.
Proses pelepasan energi yang lambat ini menjadi kunci mengapa material tersebut masih dapat menghasilkan listrik setelah sumber cahaya hilang. Dengan cara itu, kayu yang telah dimodifikasi tidak hanya menangkap energi saat siang, tetapi juga mengelola pelepasannya secara bertahap.
Tahan cuaca dan lebih siap untuk penggunaan luar ruang
Dalam laporan studinya, para peneliti menyebut material ini menggabungkan sifat tahan api, superhidrofobik, dan aktivitas antimikroba. Kombinasi itu dinilai membantu mengurangi penumpukan debu dan koloni mikroba yang biasanya menurunkan performa fototermal di lingkungan luar ruangan.
Karakter tersebut penting karena aplikasi energi surya sangat bergantung pada ketahanan material terhadap cuaca dan kondisi lingkungan. Tanpa perlindungan seperti itu, efisiensi sistem bisa turun lebih cepat saat digunakan di lapangan.
Relevansi untuk transisi energi bersih
Inovasi ini hadir di tengah dorongan mengurangi ketergantungan pada sumber energi yang lebih mencemari. Material berbasis kayu seperti ini disebut berpotensi punya banyak kegunaan, termasuk di sektor yang selama ini dikenal berkontribusi besar terhadap polusi, seperti konstruksi.
Peneliti juga menekankan bahwa pekerjaan berikutnya adalah meningkatkan skala produksi. Meski begitu, laporan studi menilai pendekatan ini menjanjikan karena menawarkan platform berbasis kayu yang skalabel dan ramah lingkungan untuk pemanenan energi surya termal tingkat lanjut.
Di bidang energi alternatif, pendekatan untuk menghasilkan listrik tanpa sinar matahari sepenuhnya memang terus berkembang. Namun, material kayu termodifikasi ini menonjol karena mencoba menyatukan penyerapan cahaya, penyimpanan panas, dan pelepasan energi dalam satu struktur yang lebih sederhana, dengan potensi aplikasi yang lebih luas di masa depan.