Sumber: cosmosmagazine.com
Berbagai tahap fabrikasi piramida kaca indeks bertingkat: ketika dalam kontak optik dengan sel surya, piramida di langkah terakhir (sudut kanan bawah) menyerap dan memusatkan sebagian besar cahaya insiden dan tampak gelap. Sumber: Nina Vaidya
Panel surya akan memainkan peran utama dalam produksi energi berkelanjutan di masa depan tetapi mereka bekerja paling baik ketika sinar matahari mengenai mereka secara langsung. Ini bisa menjadi masalah ketika sinar matahari disebarkan oleh tutupan awan atau saat matahari lewat di atas sepanjang hari.
Banyak susunan surya secara aktif berputar ke arah matahari untuk menangkap energi sebanyak mungkin. Ini membuat mereka lebih mahal dan rumit untuk dibangun dan dipelihara daripada yang tetap diam.
Tapi bergerakpanel suryamungkin tidak diperlukan di masa depan, karena seorang peneliti teknik telah merancang perangkat yang dapat menangkap 90% cahaya yang jatuh di atasnya – terlepas dari sudut atau frekuensinya – dan memusatkannya menjadi tiga kali lebih terang.
Sirisettelah diterbitkan di Microsystems & Nanoengineering.
"Ini adalah sistem yang sepenuhnya pasif - tidak perlu energi untuk melacak sumbernya atau memiliki bagian yang bergerak," kata penulis pertama Dr Nina Vaidya, yang menyelesaikan penelitian sebagai mahasiswa doktoral di Standford University, AS, dan sekarang menjadi asisten profesor di bidang astronautika dan teknik pesawat ruang angkasa di University of Southampton, Inggris.
"Tanpa fokus optik yang menggerakkan posisi atau kebutuhan untuk sistem pelacakan, memusatkan cahaya menjadi jauh lebih sederhana."
AGILE – Lensa Indeks Bertingkat Aksial
Perangkat ini disebut AGILE, yang merupakan singkatan dari lensa indeks bertingkat aksial, dan terlihat seperti piramida kaca terbalik dengan titik terpotong.
Ini bekerja sedikit seperti bagaimana alupdapat memfokuskan sinar matahari ke titik yang lebih kecil dan lebih terang pada hari yang cerah. Tetapi titik fokus kaca pembesar bergerak seperti matahari, yang tidak membantu ketika Anda ingin memusatkan sinar matahari ke area tertentu dari sel fotovoltaik sepanjang hari.
Dengan AGILE, cahaya memasuki bagian atas persegi yang lebar dari semua sudut dan disalurkan ke bawah untuk berkonsentrasi pada posisi yang sama di bagian bawah – menciptakan titik yang lebih terang di dasar sempit yang berada di atas sel fotovoltaik.
"Kami ingin menciptakan sesuatu yang mengambil cahaya dan memusatkannya pada posisi yang sama, bahkan ketika sumbernya berubah arah," jelas Vaidya. "Kami tidak ingin harus terus memindahkan detektor atau sel surya kami, atau memindahkan sistem untuk menghadapi sumbernya.
Penulis senior Olav Solgaard, profesor teknik elektro di Stanford dan penasihat doktoral Vaidya, mengatakan: "AGILE yang ideal memiliki, di bagian paling depan, indeks bias yang sama dengan udara dan secara bertahap semakin tinggi - cahaya menekuk dalam kurva yang sangat halus.
"Tetapi dalam situasi praktis, Anda tidak akan memiliki AGILE yang ideal."
Sebaliknya, prototipe AGILE terbuat dari apa yang dikenal sebagai bahan indeks bertingkat, yang terdiri dari berbagai lapisan kacamata dan polimer yang menekuk cahaya ke tingkat yang berbeda. Lapisan-lapisan ini mengubah arah cahaya yang masuk dalam langkah-langkah sampai datang hampir secara vertikal menuju output.
Mengambil AGILE dari teori ke kenyataan
Salah satu tantangan terbesar dalam menciptakan prototipe AGILE adalah menemukan dan menciptakan bahan yang tersedia secara komersial yang tepat yang dapat memungkinkan spektrum cahaya yang luas, memungkinkannya untuk melewatinya, dan membengkokkannya semakin ke arah output – semuanya sambil kompatibel satu sama lain.
Misalnya, jika satu gelas mengembang sebagai respons terhadap panas pada tingkat yang berbeda dari yang lain, seluruh perangkat dapat retak. Bahan-bahannya juga harus cukup kuat untuk dikerjakan menjadi bentuk dan tetap awet.
Sisi-sisi prototipe juga dicerminkan untuk memantulkan cahaya apa pun yang menuju ke arah yang salah kembali ke pangkalan.
Perangkat AGILE ini dapat diinstal pada layer di atassel surya, mengganti enkapsulasi yang ada yang melindungi susunan surya, dan bahkan akan menciptakan lebih banyak ruang untuk pendinginan dan sirkuit untuk berjalan di antara piramida yang menyempit dari masing-masing perangkat.
"Untuk dapat menggunakan bahan-bahan baru ini, teknik fabrikasi baru ini dan konsep AGILE baru ini untuk menciptakan konsentrator surya yang lebih baik sangat bermanfaat," pungkas Vaidya.
"Energi bersih yang melimpah dan terjangkau adalah bagian penting dalam mengatasi tantangan iklim dan keberlanjutan yang mendesak, dan kita perlu mengkatalisasi solusi teknik untuk mewujudkannya."
