Dengan menyertakan nanogenerator transparan pada sel surya silikon, para periset telah merancang perangkat yang dapat memanen energi matahari dalam kondisi cerah dan energi mekanik yang berasal dari tetesan air hujan. Fungsi ganda ini dapat memberikan cara untuk memanen energi dengan konsistensi yang lebih besar di tengah kondisi cuaca yang terus berubah.
Para periset, Yuqiang Liu dkk., dari Soochow University di China, telah menerbitkan sebuah makalah tentang perangkat hibrida dalam edisi terbaru ACS Nano .
Perangkat hybrid terdiri dari sel surya silikon konvesional dan nanogenerator triboelectric (TENG), yang mengubah energi mekanik dari tetesan air hujan menjadi listrik. Meskipun penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa kedua jenis perangkat ini dapat dihubungkan dengan kabel tambahan, dalam desain baru, sel surya dan TENG diintegrasikan dengan saling berbagi elektroda .
“Terobosan terbesar dalam pekerjaan ini adalah bahwa generator terpadu terdiri dari sel surya dan TENG ditunjukkan melalui saling berbagi elektroda timbal balik,” kata rekan penulis Zhen Wen di Universitas Soochow kepada Phys.org . “Dibandingkan dengan pekerjaan sebelumnya, desain sederhana dari mutual elektroda mengurangi jumlah lapisan fungsional, yang sangat meningkatkan efisiensi output.”
Elektroda bersama tidak hanya menghasilkan desain yang lebih ringkas, namun juga menawarkan keunggulan pada sel surya dan TENG. Secara khusus, TENG melindungi sel surya dengan bertindak sebagai penghalang tahan air dan mencegah air menembus silikon. Permukaan elektroda bertekstur juga sangat menekan pantulan cahaya yang tidak diinginkan, meningkatkan pemanenan cahaya. Lebih jauh, permukaan bertekstur menghasilkan area kontak yang lebih besar antara TENG dan tetesan hujan yang turun, yang meningkatkan kinerja nanogenerator secara keseluruhan.
Salah satu tantangan yang masih harus ditangani adalah sistem ini memiliki kelemahan kecil di mana sel surya dan TENG tidak dapat berfungsi secara bersamaan.
“Karena desain elektroda timbal, sel surya dan nanogenerator tidak bisa bekerja sama,” kata Wen. “Jadi jika terjadi hujan panas (sinar matahari dan tetesan air hujan yang muncul bersamaan), kita harus melepaskan salah satu fungsi generator hibrida. Tapi saya pikir, itu tidak akan begitu sering terjadi.”
Ke depan, para periset berencana mengeksplorasi untuk memadukan perangkat hibrida menjadi pakaian elektronik.
“Karena desainnya yang unik, ia memiliki kelebihan yang ringan dan memiliki efisiensi tinggi,” kata Wen. “Kami sekarang merancang perangkat berbentuk serat dan berharap bisa menenunnya sebagai kain. Keinginan saya adalah membuat pakaian yang bisa menghasilkan listrik dari sinar matahari dan tetesan air hujan, dan kemudian menggunakan listrik ini untuk menyalakan perangkat elektronik yang dapat dikenakan.”