Peneliti berhasil membuat kayu tetap menjadi bagian aktif dalam pemanen energi surya, bahkan saat cahaya matahari sudah tidak tersedia. Material ini tidak hanya menyerap energi saat siang, tetapi juga menyimpannya sebagai panas lalu melepaskannya secara perlahan agar listrik masih bisa dihasilkan setelah sumber cahaya hilang.
Pendekatan tersebut menarik perhatian karena menawarkan cara yang lebih ringkas dibanding sistem penyimpanan energi surya yang umum dipakai selama ini. Dalam banyak rancangan konvensional, penyimpanan energi membutuhkan beberapa lapisan dan tiap tahap berpotensi menimbulkan kehilangan energi, sehingga para peneliti mencari model yang lebih efisien dan terpadu.
Kayu yang diubah menjadi material energi
Studi yang dimuat di Advanced Energy Materials menunjukkan bahwa struktur nano di dalam kayu bisa dirancang ulang untuk menjalankan fungsi baru. Dengan modifikasi itu, kayu tidak lagi diposisikan sebagai bahan pasif, melainkan sebagai komponen aktif dalam sistem energi surya terpadu.
Tim peneliti memilih jalur yang tidak bergantung pada banyak komponen terpisah. Hasilnya adalah sistem yang mereka sebut sebagai all-in-one solar energy system, yaitu pendekatan yang menyatukan penyerapan cahaya, penyimpanan panas, dan pelepasan energi dalam satu material.
Balsa wood jadi dasar pengembangan
Bahan awal yang digunakan adalah balsa wood, jenis kayu ringan yang memiliki saluran menyerupai terowongan pada skala nano. Struktur alami ini dianggap cocok untuk memandu panas, tetapi kayu juga punya dua kelemahan utama untuk aplikasi energi surya, yaitu cenderung memantulkan cahaya dan mudah menyerap air.
Untuk mengatasi hal itu, peneliti menghilangkan lignin agar pori-pori kayu lebih terbuka. Setelah itu, dinding saluran nano dilapisi black phosphorene, material yang membantu mengubah sinar matahari yang diserap menjadi panas.
Lapisan tambahan untuk menjaga performa
Agar material bekerja lebih stabil, nanolayer tersebut kemudian dikapsulasi dengan tannic acid dan ion logam. Langkah ini ditujukan untuk memperkuat penyerapan cahaya sekaligus mencegah oksidasi yang bisa merusak material.
Peneliti juga menambahkan nanopartikel lain untuk mendukung penyerapan cahaya dan rantai hidrokarbon agar material memiliki sifat tahan air. Di bagian saluran, stearic acid dimasukkan karena zat ini meleleh saat dipanaskan dan menyimpan energi, lalu melepaskannya kembali saat mengeras.
Mekanisme pelepasan energi yang berlangsung bertahap ini menjadi alasan utama material tersebut masih dapat menghasilkan listrik setelah cahaya hilang. Dengan cara itu, kayu termodifikasi mampu mengatur penyimpanan dan pelepasan energi secara berurutan tanpa memerlukan sistem yang terlalu rumit.
Dirancang tahan di lingkungan luar
Dalam laporan studi, material ini disebut memiliki gabungan sifat tahan api, superhidrofobik, dan antimikroba. Kombinasi tersebut penting untuk mengurangi penumpukan debu dan koloni mikroba yang biasanya menurunkan performa fototermal ketika perangkat digunakan di luar ruangan.
Ketahanan seperti ini relevan karena perangkat energi surya harus menghadapi cuaca dan kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Tanpa perlindungan tambahan, efisiensi sistem bisa turun lebih cepat ketika dipakai di lapangan.
Relevan untuk kebutuhan energi bersih
Inovasi ini muncul di tengah dorongan untuk mencari sumber energi yang lebih bersih dan mengurangi ketergantungan pada energi yang lebih mencemari. Material berbasis kayu seperti ini dinilai berpotensi punya banyak penggunaan, termasuk di sektor konstruksi yang selama ini dikenal berkontribusi besar terhadap polusi.
Peneliti juga menegaskan masih ada pekerjaan lanjutan pada skala produksi. Meski begitu, studi tersebut menilai pendekatan ini menjanjikan karena menawarkan platform berbasis kayu yang skalabel dan ramah lingkungan untuk pemanenan energi surya termal tingkat lanjut.
Di tengah berkembangnya teknologi energi alternatif, material yang bisa menyatukan penyerapan cahaya, penyimpanan panas, dan pelepasan energi dalam satu struktur menjadi sorotan utama. Kayu termodifikasi ini menunjukkan bahwa bahan alami masih bisa diolah menjadi sistem fungsional yang lebih sederhana, dengan potensi aplikasi yang makin luas di masa depan.