Salah satu kelemahan yang mencolok dari panel surya dalam menghasilkan energi listrik adalah membutuhkan sinar matahari. Beberapa orang telah mengamati bahwa untuk sebuah perangkat Bumi yang berada di ruang angkasa, di mana suhunya dingin, aliran energi dingin yang keluar dari perangkat tersebut dapat dipanen dengan jenis yang sama menggunakan konsep fisika optoelektronika, yang telah digunakan untuk memanfaatkan energi matahari.
Pekerjaan yang diterbitkan dalam edisi terbaru dari Applied Physics Letters, berupaya menyediakan jalur potensial untuk menghasilkan listrik seperti sel surya, namun termasuk pada saat di malam hari.
Sebuah tim ilmuwan internasional telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa adalah mungkin untuk menghasilkan listrik dalam jumlah yang dapat terukur secara langsung dari dinginnya alam semesta. Peralatan semikonduktor inframerah dihadapkan arahnya menuju langit dan menghasilkan listrik dengan memanfaatkan perbedaan suhu antara Bumi dan ruang angkasa.
“Luasnya alam semesta adalah sumber daya termodinamika,” kata Shanhui Fan, seorang penulis di paper. “Dalam hal fisika optoelektronik, ada simetri yang sangat indah antara memanen radiasi yang dihasilkan dengan memanen radiasi yang dikeluarkan.”
Skema fotodioda inframerah eksperimental yang menghasilkan listrik langsung dari dinginnya ruang angkasa CREDIT: Masashi Ono
Berbeda dengan meningkatkan energi yang masuk seperti sel surya normal, efek iluminasi negatif memungkinkan energi listrik dipanen ketika panas meninggalkan permukaan. Namun, teknologi saat ini tidak menangkap energi dari perbedaan suhu negatinya secara efisien.
Dengan mengarahkan perangkat percobaan mereka ke ruang angkasa, yang suhunya mendekati nol mutlak, kelompok ini mampu menemukan perbedaan suhu yang cukup besar untuk menghasilkan listrik melalui desain awal mereka.
“Jumlah kekuatan yang dapat kita hasilkan dengan eksperimen ini, saat ini, jauh di bawah batas teoretisnya,” kata Masashi Ono, penulis lain di paper itu.
Kelompok ini menemukan bahwa dioda iluminasi negatif mereka menghasilkan sekitar 64 nanowatt per meter persegi. Meski jumlah listrik yang dihasilkan relatif kecil, tetapi penting sebagai bukti dari konsep. Artinya, bahwa penulis dapat meningkatkan dengan mengembangkan sifat optoelektronik kuantum dari bahan yang mereka gunakan.
Perhitungan yang dilakukan setelah dioda menghasilkan listrik menunjukkan bahwa, ketika efek atmosfer dipertimbangkan – pengaruh dari atmosfer, perangkat saat ini secara teoretis dapat menghasilkan hampir 4 watt per meter persegi, kira-kira satu juta kali dari yang dihasilkan oleh perangkat percobaan tim, dan cukup untuk membantu pembangkit listrik yang diperlukan untuk digunakan pada malam hari.
Sebagai perbandingan, panel surya saat ini menghasilkan 100 hingga 200 watt per meter persegi.
Sementara hasil menunjukkan harapan untuk perangkat berbasis darat yang diarahkan ke langit, Fan mengatakan prinsip yang sama dapat digunakan untuk memulihkan limbah panas dari mesin. Untuk saat ini, ia dan kelompoknya fokus pada peningkatan kinerja perangkat mereka .
