Bagaimana Energi Tenaga Surya Bekerja?
30.05.2026
Oleh Denie Kristiadi | Published 01-11-2021
DAFTAR ISI ARTIKEL
Sebagian besar sel surya terbatas untuk menyalakan perangkat listrik yang berbasis di darat dan luar angkasa. Sementara aplikasi kelautan untuk sel surya memang ada, seperti untuk memberi daya pada kendaraan dan sensor otonom yang terendam—bahan fotovoltaik konvensional seperti silikon, tetapi tidak dapat digunakan secara efisien di perairan yang lebih dalam.
CATATAN PENTING
Dalam sebuah laporan baru, para peneliti di Tandon School of Engineering, New York University (NYU), AS, menunjukkan potensi besar sel surya bawah air yang dibuat dengan semikonduktor celah pita lebar. Dengan memasukkan data oseanografi dalam perhitungan teoretis mereka, mereka telah menentukan bahwa sel surya bawah air yang dibuat dengan bahan-bahan ini dapat menunjukkan efisiensi sekitar 55% di perairan dangkal hingga lebih dari 65% di perairan dalam.
Sebagian besar sel surya dunia terbuat dari silikon karena kelimpahan elemen di Bumi dan ketersediaan metode mapan untuk menumbuhkan kristal dalam jumlah tinggi. Namun, celah pita silikon yang relatif sempit mencegahnya menyerap sinar matahari yang cukup saat terendam air.
“Sebagian besar sel surya yang digunakan untuk aplikasi bawah air terbuat dari silikon, tetapi itu jauh dari bahan yang optimal,” kata Jason Röhr, peneliti pascadoktoral di Transformative Materials & Devices Lab NYU. “Bukan hanya silikon menyerap sinar inframerah dan merah, tetapi air juga menyerap banyak,” katanya. “Jadi pada kedalaman lebih dari dua meter, tidak ada sinar inframerah atau lampu merah yang tersisa.”
Sementara kekurangan silikon di bidang ini sudah diketahui, Röhr dan rekan-rekannya memperhatikan bahwa tidak ada penelitian yang menguraikan pedoman khusus untuk bahan yang dapat menciptakan sel surya bawah air sebaik mungkin.
Kejernihan dan Kedalaman Air Penting
Para peneliti memutuskan untuk merancang seperangkat pedoman tersebut dengan menggunakan model teoritis untuk menentukan batas efisiensi tertinggi untuk sel surya bawah air yang dibuat dengan bahan yang optimal. Model tersebut, yang dikenal sebagai batas efisiensi keseimbangan rinci, mencakup energi celah pita semikonduktor, kedalaman di bawah permukaan laut, penyerapan cahaya air dan faktor lainnya.
Röhr dan rekan-rekannya menyaring lebih dari 400 publikasi untuk mengumpulkan spektrum serapan dari perairan di seluruh dunia. Anehnya, meskipun data bervariasi dari perairan paling jernih di Samudra Pasifik dan Atlantik hingga air danau keruh di Finlandia, persyaratan untuk celah pita semikonduktor tetap relatif stabil. Tetapi ketika bergerak dari perairan dangkal (2 hingga 4 meter) ke perairan yang lebih dalam, celah pita yang ideal bergeser dari 1,8 eV ke 2,4 eV, dengan dataran tinggi pada 2,1 eV antara 4 dan 20 meter.
“Kedalaman lebih penting daripada asal geografis air,” kata Röhr. “Anda tidak harus membangun sel surya yang dirancang khusus untuk lokasi tertentu di Bumi, tetapi Anda harus membuatnya sesuai dengan kedalaman operasi.”
Secara keseluruhan, hasil menunjukkan bahwa sel surya bawah air memiliki potensi untuk memanen daya pada kedalaman hingga 50 meter di perairan yang sangat jernih dengan efisiensi mulai dari 55% hingga 65%. Untuk perairan yang lebih keruh, teknologi ini dapat beroperasi pada kedalaman hingga 10 meter.
Sebagai langkah selanjutnya, para peneliti sedang menyelidiki semikonduktor celah pita lebar organik dan anorganik yang dapat bekerja dengan baik untuk sel surya bawah air. Karena sel surya berbasis darat atau luar angkasa konvensional sudah dibangun untuk menahan hujan, hanya bahan semikonduktor yang perlu dimatikan sementara perangkat lainnya tetap sama.
“Kami hanya memiliki hasil awal pada tahap ini, tetapi kami berharap dapat menunjukkan bahwa jika Anda merancang sel dengan cara tertentu, sel surya bawah air dapat beroperasi pada efisiensi yang sangat tinggi,” kata Röhr. “Kami berharap makalah kami akan memicu minat di bidang ini.”