BAGIKAN
Credit: Noah Berger

Salah satu hal yang paling utama dalam membatasi seberapa lama pesawat ringan seperti drone melakukan penerbangannya adalah ketersediaan tenaga yang mencukupi yang umumnya bersumber dari sebuah baterai. Namun, upaya yang telah dilakukan oleh para peneliti dari UC Berkeley telah mampu untuk memecahkan rekor dalam hal peningkatan efisiensi fotovoltaik (tenaga matahari) yang dapat mendorong terhadap perkembangan mesin pesawat ultralight sehingga dapat menghidupkan drone selama berhari-hari.

Dengan menggunakan desain terbarunya, para peneliti sekarang bertujuan untuk mencapai efisiensi dalam menghasilkan listrik dari sinar matahari hingga 50 persen dalam waktu dekat dengan menerapkan konsep ilmiah yang mapan.

Termofotovoltaik adalah sumber daya alternatif penerbangan ultralight yang memungkinkan drone dan kendaraan udara ringan tak berawak lainnya beroperasi secara terus menerus selama berhari-hari. Selain itu, bisa juga digunakan untuk menyalakan pesawat luar angkasa selama berabad-abad dan setiap rumah dengan generator listrik yang hanya seukuran amplop.

Pekerjaan mereka dijelaskan dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Proceeding National Academy of Sciences .

“Termofotovoltaik adalah ringkas dan sangat efisien untuk berbagai aplikasi, mulai dari yang hanya membutuhkan 100 watt, [seperti] kendaraan udara ringan tak berawak, hingga 100 megawatt [menyediakan] listrik untuk 36.000 rumah. Sebagai perbandingan, sebuah Pembangkit listrik siklus gabungan 100-megawatt sangat besar,” kata Eli Yablonovitch, profesor teknik elektro dan ilmu komputer (EECS) dan penulis makalah.

Menurut Yablonovitch, temuan ini dibangun berdasarkan karya yang telah ia dan para siswanya terbitkan di tahun 2011. Mereka telah menemukan bahwa kunci utama untuk meningkatkan efisiensi sel surya bukanlah terletak pada seberapa banyak foton (cahaya) yang dapat diserap, melainkan memancarkannya. Dengan menambahkan cermin yang sangat reflektif di balik sel fotovoltaik, mereka memecahkan rekor efisiensi pada saat itu dan terus dikembangkan dengan berbagai penelitian yang dilakukan selanjutnya.


Pita grafit (batang yang menyala) memanaskan sel termofotovoltaik yang berada di bawahnya. (Luis M. Pazos Outόn, UC Berkeley)

“Apa yang dilakukan cermin adalah menciptakan luminesensi inframerah gas foton padat di dalam sel surya, sebuah fenomena yang menambah tegangan,” kata Yablonovitch.

Baru-baru ini, timnya menyadari bahwa cermin ini dapat berfungsi ganda. Faktanya, hal ini dapat memecahkan salah satu tantangan terbesar dalam termofotovoltaik: bagaimana caranya mengeksploitasi foton termal (panas) yang memiliki sangat sedikit energi untuk menghasilkan listrik. Ternyata cermin dapat memantulkan foton-foton kecil itu untuk memanaskan ulang sumber panas, memberikan kesempatan kedua bagi foton berenergi tinggi untuk dibuat dan menghasilkan listrik. Fenomena ini membawa pada efisiensi yang belum pernah didapatkan sebelumnya.

“Kami telah mencapai pemecahan rekor hasil ini meskipun kami hanya menggunakan cermin emas sederhana. Sekarang, kami akan menambahkan lapisan dielektrik di atas emas, dan itu akan meningkatkan efisiensi kami hingga 36 persen,” kata Luis M. Pazos Outόn, seorang peneliti di EECS dan salah satu penulis utama dari makalah.

“Hanya dengan meningkatkan reflektifitas, kita akan mendapatkan efisiensi 36 persen. Tetapi dengan melakukan upaya lainnya terhadap sel, menggunakan teknik yang telah terbukti dalam literatur ilmiah, kita tahu kita bisa mendapatkan efisiensi 50 persen,” kata Zunaid Omair, seorang peneliti dari EECS dan penulis pertama.

“Sebelum hasil yang kami peroleh, efisiensi termofotovoltaik telah mentok di 23 persen untuk waktu yang lama, jadi untuk mendapatkan dari 23 menjadi 29 persen adalah permasalahan yang sangat besar.”

SUMBERtechxplore
BAGIKAN