Peneliti mengubah kayu menjadi material energi surya yang tetap bekerja meski cahaya matahari sudah hilang. Terobosan ini menarik perhatian karena mengatasi kelemahan paling mendasar dari panel surya, yaitu berhentinya produksi listrik saat malam atau saat sinar matahari tidak tersedia.
Selama ini, solusi yang umum dipakai adalah penyimpanan energi. Namun, sistem seperti itu biasanya terdiri dari banyak lapisan, dan setiap tahap bisa memicu kehilangan energi, sehingga peneliti mencari pendekatan yang lebih ringkas dan efisien.
Kayu yang tidak lagi sekadar bahan bangunan
Dalam studi yang dimuat di Advanced Energy Materials, peneliti merancang ulang struktur nano di dalam kayu agar mampu menyerap cahaya matahari, menyimpannya sebagai panas, lalu tetap menghasilkan listrik setelah sumber cahaya hilang. Dengan pendekatan ini, kayu berubah fungsi dari material pasif menjadi bagian aktif dalam sistem pemanen energi surya.
Mengutip Interesting Engineering, tim memilih jalur yang tidak bergantung pada banyak komponen terpisah. Hasilnya adalah material yang mereka sebut sebagai sistem energi surya terpadu atau all-in-one solar energy system.
Balsa wood menjadi bahan dasar
Bahan awal yang digunakan adalah balsa wood, yakni jenis kayu ringan dengan saluran yang menyerupai terowongan pada skala nano. Struktur alami ini dianggap cocok untuk memandu panas, tetapi kayu tetap memiliki dua hambatan utama untuk aplikasi energi surya, yaitu cenderung memantulkan cahaya dan mudah menyerap air.
Untuk memperbaiki karakter 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 memperkuat performa
Agar hasilnya lebih stabil, nanolayer tersebut kemudian dikapsulasi dengan tannic acid dan ion logam. Langkah ini ditujukan untuk meningkatkan penyerapan cahaya sekaligus mencegah oksidasi yang dapat 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 melepasnya lagi saat mengeras.
Proses pelepasan energi yang berlangsung perlahan menjadi kunci mengapa material ini masih bisa menghasilkan listrik setelah cahaya lenyap. Dengan mekanisme itu, kayu termodifikasi tidak hanya menangkap energi saat siang, tetapi juga mengatur pelepasannya secara bertahap.
Dirancang untuk lebih tahan lingkungan luar
Dalam laporan studinya, 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 di luar ruangan.
Ketahanan seperti ini relevan karena perangkat energi surya harus sanggup menghadapi cuaca dan kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Tanpa perlindungan tambahan, efisiensi sistem bisa turun lebih cepat ketika digunakan di lapangan.
Menyesuaikan kebutuhan transisi energi bersih
Inovasi ini hadir di tengah dorongan mencari sumber energi yang lebih bersih dan mengurangi ketergantungan pada energi yang lebih mencemari. Material berbasis kayu seperti ini dinilai berpotensi memiliki banyak penggunaan, termasuk di sektor konstruksi yang selama ini dikenal berkontribusi besar terhadap polusi.
Peneliti juga menekankan 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, pendekatan yang mampu menyatukan penyerapan cahaya, penyimpanan panas, dan pelepasan energi dalam satu struktur menjadi sorotan utama. Kayu termodifikasi ini menunjukkan bahwa material alami masih bisa diolah menjadi sistem fungsional yang lebih sederhana, dengan potensi aplikasi yang makin luas di masa depan.