solar panel transparan – Dengan semakin meningkatnya kesadaran akan krisis iklim, maka pembangkit listrik tenaga surya juga semakin diminati. Penggunaannya pun semakin bervariasi. Mulai dari skala besar, membuat PLTS di gurun atau terapung di perairan, hingga skala kecil dengan memasang solar panel di atap bangunan.
Teknologi untuk menunjang PLTS pun terus dikembangkan. Salah satunya yang barusan ditemukan adalah solar panel transparan.
Seperti namanya, solar panel transparan ini bentuknya seperti kaca tembus pandang, bukan seperti solar panel buram yang banyak beredar di pasaran. Karena bentuknya berupa kaca akhirnya memunculkan kemungkinan penggunaan cara baru yaitu sebagai jendela. Sehingga jendela tersebut nantinya bisa menghasilkan energi listrik.
Tapi seberapa layak teknologi sel surya transparan ini? Benarkan bisa menghasilkan listrik dari jendela di kantor, rumah, atau bahkan di mobil?
Baca juga:
Apa itu solar panel transparan?
Solar panel transparan adalah teknologi cutting-edge yang mengumpulkan dan memberdayakan sinar matahari yang menembus permukaan kaca. Secara teknis teknologi solar transparan ini fungsinya lebih ke sebagai “pengepul”, yaitu menyerap sinar UV dan cahaya infrared lalu mengubahnya menjadi energi listrik. Teknologi ini juga disebut sebagai “kaca photovoltaic” dengan tingkat transparansi kaca yang bervariasi.
Penelitian terhadap “kaca photovoltaic” ini pun sudah dilakukan sejak 2014 lalu. Saat itu ada peneliti dari Michigan State University (MSU) mengembangkan solar concentrator yang benar-benar transparan. Dengan teknologi tersebut, permukaan kaca apapun termasuk jendela bisa menjadi lapisan sel surya.
Lalu pada tahun 2020, peneliti di Amerika dan Eropa sukses membuat kaca solar panel yang mendekati 100% transparan. Tentunya ini membuka kemungkinan lebih luas lagi terhadap pemanfaatan solar panel, terutama di kehidupan modern dan kota-kota besar.
Penemuan sel surya transparan ini dinilai dapat memulai revolusi energi yang baru karena dapat dipasang sebagai jendela di berbagai bangunan seperti kantor, rumah, pabrik, dan lainnya. Kok bisa?
Bagaimana penggunaan solar panel transparan sebagai jendela?
Pengembangan solar panel transparan sebenarnya sudah dilakukan sejak beberapa tahun lalu dan terus disempurnakan. Penelitian terbaru diterbitkan di Scientific Report pada Juli 2022 lalu.
Universitas Tohoku di Jepang membuat lompatan baru dalam menghasilkan transparan yang lebih sempurna. Dikepalai oleh Toshiaki Kato, tim tersebut mengulik interaksi kompleks antara material ultra tipis guna menghasilkan panel surya sebening mungkin dan akhirnya berhasil.
Sel surya hampir tak terlihat ini dikembangkan menggunakan indium tin oxide (ITO) sebagai elektroda transparan dan tungsten disulfide (WS2) sebagai lapisan fotoaktif. Selain itu, transparansinya mencapai rata-rata 79%, yang berarti dapat ditempatkan di mana saja termasuk jendela bangunan, panel depan mobil, dan bahkan pada kulit manusia. Tak hanya itu, efisiensinya pun semakin membaik hingga seribu kali lebih lebih efektif dalam mengubah cahaya yang masuk menjadi energi listrik.
Selain itu masih ada startup teknologi bernama Insolight asal Swiss yang membuat panel agrivoltaik THEIA. Insolight memiliki modul fotovoltaik tembus cahaya yang diklaim paling efisien di dunia, dengan efisiensi hingga 30%. Kemampuan itu berkat adanya lensa heksagonal unik Insolight yang memusatkan sinar matahari.
Berbeda dengan lainnya, panel THEIA dibuat untuk digunakan di rumah kaca dan memiliki dua mode: “E-Mode” yang menghasilkan daya dan mentransmisikan cahaya menyebar, dan “MLT-Mode” yang 78% transparan tetapi tidak menghasilkan listrik. Penelitian dari North Carolina State University menunjukkan bahwa solar panel transparan yang menyerap UV memberikan sinar matahari yang cukup untuk tanaman namun harus berada di daerah dengan sinar matahari cukup.
Tidak hanya sebagai jendela dan atap rumah kaca, ada alternatif lainnya yang dibesut oleh perusahaan bernama SolarGaps. Mereka menanamkan panel surya di kerai atau tirai jendela. Dari eksperimen yang dilakukan, mereka mengklaim bahwa satu meter persegi kerai dapat menghasilkan daya hingga 100 watt dalam satu jam. Energi itu setara untuk menghidupkan tiga laptop.
SolarGaps juga sudah masang tirai di Eropa, termasuk di World Trade Center Barcelona yang indah. Mereka memasarkannya secara terbuka yang bisa dipesan secara online oleh siapapun.
Kelebihan dan kekurangan
Lahirnya teknologi “kaca photovoltaic” ini diprediksi akan mengoptimalkan penggunaan PLTS lebih luas lagi di ruang publik. Sebab kita menggunakan banyak kaca untuk berbagai keperluan sehari-hari. Sebut saja penggunaan kaca mulai dari cermin, jendela rumah, di mobil hingga kendaraan umum, handphone dan peralatan elektronik lainnya hingga di gedung pencakar langit.
Karena transparan, maka memungkinkan penggunaan kaca photovoltaic ini menjadi lebih hemat tempat. Seperti yang diketahui, pemasangan panel surya biasanya membutuhkan banyak ruang. Maka dengan digunakannya sebagai jendela dan kerai bisa multifungsi sebagai ventilasi sekaligus menghasilkan energi listrik.
Meski begitu perlu diperhatikan juga kekurangannya yaitu panel surya transparan ini berupa kaca yang artinya gampang pecah. Sehingga perlu diperhatikan perawatannya agar aman, apalagi jika digunakan melapisi gedung dan pencakar langit.
Jika dianggap efisien maka apakah PLTS jendela ini dapat diproduksi massal tanpa mengurangi kemampuannya dalam “memanen” energi sinar matahari? Pasalnya sejauh ini efisiensinya hanya separuh dari panel surya tradisional.
Potensi panel surya transparan di masa depan
Panel surya transparan ini sudah dikembangkan sejak lama dan terus diuji coba. Salah satunya yang sudah menggunakan panel surya transparan ini adalah Sekolah Internasional Kopenhagen pada 2017. Bangunannya dilingkupi 12.000 panel surya berwarna kebiruan jernih di seluruh gedung. Dari situlah dihasilkan energi listrik 200 MWh setiap tahunnya. Angka tersebut lebih dari setengah energi yang dikonsumsi gedung lho!
Bahkan Pusat Konvensi SwissTech di Lausanne, Swiss, juga sudah menggunakan solar panel transparan sejak 2012 lalu. Mereka menjadi yang pertama menggunakan teknologi DSC pada gedung publik. Dikenal sebagai sel Grätzel, DSC adalah jenis sel surya berbiaya rendah yang menggunakan pewarna peka-foto yang dilekatkan pada permukaan semikonduktor untuk mengubah cahaya menjadi energi.
Kini dengan desain molekul baru, mereka meningkatkan efisiensi konversi daya DSC mencapai lebih dari 15 persen di bawah sinar matahari langsung dan hingga 30 persen untuk sinar matahari redup. Perlu diketahui, panel surya komersial saat ini memiliki efisiensi rata-rata sekitar 20 persen.
Contoh lainnya, Gedung Biomedis dan Ilmu Fisika di kampus Michigan State University juga mencoba pemasangan panel kaca surya transparan seluas 100 kaki persegi yang terletak di atas pintu masuk gedung. Dari sana dihasilkan listrik yang cukup untuk menyalakan penerangan di atriumnya.
Melihat penggunaan tersebut maka terlihat bahwa efektifitasnya bisa diandalkan dalam skala cukup besar. Namun tidak dipungkiri masih ada satu PR krusial yaitu bagaimana produsen bisa memproduksi panel surya transparan secara massal tanpa terjadi penurunan kualitas.
Pasalnya, untuk sel surya berbasis ITO memiliki masalah yaitu ketika area permukaan materialnya diperluas maka terjadi penurunan tegangan antara pasangan lubang elektron yang dihasilkannya. Ini menurunkan kemampuannya untuk mengubah cahaya menjadi listrik. Tim penelitian Toshiaki Kato juga memikirkan masalah ini dengan menyesuaikan tata letak sambungan listrik secara hati-hati dan berhasil menunjukkan kinerja yang tetap tinggi di sel surya seluas 1cm2.
“Cara kami membentuk sel surya menghasilkan efisiensi konversi daya lebih dari 1000 kali lipat dari perangkat yang menggunakan elektroda ITO normal,” ucap Toshiaki Kato. “”Kami menemukan modifikasi desain yang tepat yang diperlukan untuk menghindari penurunan tegangan tak terduga yang menyertai peningkatan area perangkat.”
Kesimpulan
Tanpa disadari, bangunan yang aktif digunakan menyumbang 40% dari penggunaan energi global. Sehingga realisasi bangunan nol emisi menjadi prioritas utama bagi pengembang perkotaan untuk mendukung target nol emisi karbon. Integrasi fotovoltaik transparan ke dalam miliaran jendela akan menjadi langkah penting dan berdampak.
Namun, ada beberapa kendala yang masih menghalangi mulai dari sisi teknologi efisiensi transparansinya dan juga dari sisi material. Itulah sebabnya panel tembus pandang belum dapat diharapkan untuk melebihi atau menggantikan posisi panel surya standar biasa. Namun perkembangannya memang berpotensi membantu umat manusia lebih cepat mencapai masa depan yang sustainable dan lebih hijau.