Efisiensi sel surya kembali jadi sorotan setelah tim peneliti di Jepang dan Jerman melaporkan pendekatan yang dinilai mampu mendorong batas performa teknologi ini. Temuan yang dimuat dalam Journal of the American Chemical Society tersebut memanfaatkan bagian cahaya Matahari yang selama ini kerap hilang sebagai panas, sehingga membuka peluang baru bagi peningkatan daya ubah energi.
Selama puluhan tahun, dunia sains mengacu pada batas Shockley-Queisser sebagai patokan teoritis efisiensi sel surya. Batas itu menjelaskan bahwa hanya sekitar 33 persen energi Matahari yang dapat diubah menjadi listrik, sedangkan panel surya komersial terbaik saat ini umumnya masih berada di sekitar 25 persen.
Pendekatan baru dari material organik dan logam
Tim peneliti mencoba jalan yang berbeda dengan menggabungkan senyawa organik tetracene dan unsur logam molibdenum. Kombinasi ini diarahkan untuk menangkap cahaya biru berenergi tinggi yang selama ini belum dimanfaatkan optimal oleh banyak panel surya konvensional.
Di dalam sistem tersebut, proses yang dipakai adalah singlet fission. Mekanisme ini memungkinkan satu foton berenergi tinggi menghasilkan dua eksitasi yang kemudian dapat digunakan sebagai pembawa muatan listrik.
Angka efisiensi kuantum yang mencuri perhatian
Hasil uji laboratorium menunjukkan quantum efficiency sekitar 130 persen. Angka ini tidak berarti energi muncul dari tanpa sumber, melainkan menandakan bahwa satu foton dapat memicu lebih dari satu pembawa energi yang berguna dalam sistem yang diuji.
Yoichi Sasaki dari Kyushu University, salah satu penulis studi, menjelaskan bahwa ada dua strategi utama untuk menembus batas Shockley-Queisser. Strategi pertama adalah mengubah foton inframerah berenergi rendah menjadi foton tampak yang lebih tinggi energinya, sedangkan strategi kedua adalah memanfaatkan singlet fission untuk menghasilkan dua eksiton dari satu foton.
Mengapa hasil ini relevan untuk teknologi surya
Temuan ini penting karena banyak energi Matahari tidak berubah menjadi listrik akibat ketidaksesuaian dengan bandgap material semikonduktor. Sebagian energi lainnya hilang dalam bentuk panas, sehingga peningkatan efisiensi sering kali membutuhkan pendekatan material yang lebih canggih.
Jika riset semacam ini terus berkembang, sel surya masa depan berpeluang memanen spektrum cahaya yang lebih luas. Hal itu dapat memberi manfaat besar pada perangkat berbasis material tipis, panel fleksibel, dan sistem hibrida yang membutuhkan efisiensi tinggi dalam ruang terbatas.
Poin utama dari riset
- Material utama yang digunakan adalah tetracene dan molibdenum.
- Sistem ini menargetkan cahaya biru berenergi tinggi yang sulit dimanfaatkan panel biasa.
- Uji laboratorium menghasilkan efisiensi kuantum sekitar 130 persen.
- Mekanisme yang dipakai adalah singlet fission, bukan mekanisme panel surya umum.
- Teknologi ini masih berada di tahap eksperimen terkontrol dan belum siap dipasarkan.
Masih jauh dari penerapan komersial
Meski hasilnya menjanjikan, para peneliti menegaskan bahwa temuan ini masih sebatas pengujian laboratorium. Perjalanan menuju produk komersial tetap panjang karena teknologi surya harus memenuhi syarat stabilitas material, daya tahan jangka panjang, kemudahan produksi skala besar, dan biaya manufaktur yang masuk akal.
Panel surya komersial terbaik saat ini masih terpaut jauh dari angka eksperimen tersebut. Karena itu, lompatan dari laboratorium ke instalasi nyata tetap memerlukan riset lanjutan yang lebih rinci agar pendekatan baru ini benar-benar siap menjadi dasar sel surya generasi berikutnya.
