Para peneliti telah menunjukkan cara untuk memanfaatkan efek yang ditimbulkan oleh bayangan untuk menghasilkan listrik menggunakan sebuah peralatan baru. Konsep yang dianggap baru ini membuka alternatif lain dalam menghasilkan energi hijau berdasarkan kondisi pencahayaan dalam sebuah ruangan menjadi sumber tenaga bagi peralatan elektronik.
Sebuah tim dari National University of Singapore (NUS) Material NUS Physics menciptakan sebuah perangkat yang disebut Shadow-effect Energy Generator (SEG), yang memanfaatkan perbedaan dalam pencahayaan di antara area terang dan gelap untuk menghasilkan listrik. Terobosan penelitian mereka dilaporkan dalam jurnal ilmiah Energy & Environmental Science.
“Bayangan ada di mana-mana, dan seringkali kita menganggapnya remeh. Dalam aplikasi fotovoltaik atau optoelektronik konvensional di mana sumber cahaya yang stabil digunakan untuk menyalakan sebuah perangkat, keberadaan bayangan tidaklah diinginkan, karena hal itu dapat menurunkan kinerja dari perangkat tersebut.
“Dalam karya ini, kami memanfaatkan perbedaan pencahayaan yang disebabkan oleh bayangan sebagai sumber kekuatannya secara tidak langsung. Perbedaan dalam pencahayaan dapat menginduksi perbedaan tegangan antara bayangan dan bagian yang lebih terang, menghasilkan arus listrik.
“Konsep terbaru ini dalam menghasilkan energi melalui bayangan belum pernah terjadi sebelumnya,” jelas ketua tim peneliti Tan Swee Ching, dari NUS Material Science and Engineering.
Berbagai peralatan elektronik seperti ponsel, kacamata pintar, dan jam tangan elektronik sangat membutuhkan sebuah sumber daya yang efisien dan berkelanjutan. Meskipun sel surya yang telah tersedia secara komersial dapat melakukan peran serupa di luar ruangan, namun efisiensi dalam menghasilkan energinya dapat menurun secara signifikan ketika berada di bawah kondisi di mana cahayanya tidak memadai seperti di dalam ruangan.
Untuk mengatasi tantangan teknologi ini, tim NUS mengembangkan SEG berbiaya rendah – dibandingkan sel surya – dan mudah dibuat untuk melakukan dua fungsi: pertama, untuk mengubah perbedaan pencahayaan dari pemaparan bayangan parsial menjadi listrik. Kedua, berfungsi sebagai sensor proximity (sensor jarak) bertenaga swadaya untuk memantau berbagai objek yang melewatinya.
SEG terdiri dari satu set sel SEG yang disusun pada sebuah lapisan film plastik yang fleksibel dan transparan. Setiap sel SEG merupakan sebuah lapisan tipis emas yang disimpan pada sebuah wafer silikon. Dirancang dengan cermat, SEG dapat dibuat dengan biaya lebih rendah dibandingkan dengan sel surya silikon komersial. Tim tersebut kemudian melakukan percobaan untuk menguji kinerja SEG dalam menghasilkan listrik dan sebagai sensor tanpa memerlukan sebuah sumber listrik tambahan (swadaya).
“Ketika seluruh sel SEG berada dalam pencahayaan atau dalam bayangan, jumlah listrik yang dihasilkan sangat rendah atau tidak ada sama sekali. Ketika sebagian dari sel SEG terpapar cahaya, sebuah output listrik yang signifikan terdeteksi. Kami juga menemukan bahwa luas permukaan optimal untuk pembangkit listrik adalah ketika separuh dari sel SEG menyala dan separuhnya lagi berda dalam bayangan, karena ini memberikan area yang cukup untuk masing-masing pembangkitan dan pengumpulan muatan,” kata ketua tim peneliti bersama, Andrew Wee, berasal dari NUS Physics.
Berdasarkan percobaan di laboratorium, SEG yang terdiri dari empat buah sel, dua kali lebih efisien bila dibandingkan dengan sel surya silikon komersial, di bawah pengaruh pergeseran bayangan. Energi yang dipanen dari SEG berdasarkan keberadaan bayangan yang dihasilkan oleh kondisi pencahayaan dalam ruangan, sudah cukup untuk memberikan sumber daya pada jam tangan digital (yaitu 1,2 V).
Selain itu, tim juga menunjukkan bahwa SEG dapat berfungsi sebagai sensor tanpa bantuan listrik (baterai) untuk memantau pergerakan berbagai benda. Ketika suatu benda melewati SEG, maka benda itu menghasilkan sebuah bayangan sesaat pada perangkat, sehingga memicu sensor untuk merekam keberadaan dan pergerakan bendanya.
Para peneliti NUS juga melihat peluang dari pengembangan sensor mandiri dengan fungsi yang serbaguna. Misalnya, SEG yang dapat dilekatkan pada pakaian untuk memanen energi selama aktivitas normal sehari-hari. Bidang penelitian lain yang menjanjikan adalah pengembangan dari panel SEG yang berbiaya lebih murah untuk menghasilkan energi yang efisien dari pencahayaan di dalam ruangan.
