Sel Suria Organik -Sumber Tenaga untuk Peranti Berkuasa Rendah Dalam Bangunan

Penulis: Profesor Madya Dr. Chi Chin Yap dan Farah Liyana Binti Khairulaman
Jabatan Fizik Gunaan, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia

Bagi menggalakkan dan meningkatkan penggunaan tenaga suria, kerajaan Malaysia telah memperkenalkan program Pemeteran Tenaga Bersih (NEM) sejak tahun 2016. Program ini membolehkan pengguna elektrik untuk menjimatkan bil elektrik melalui pemasangan sistem fotovolta suria di bumbung premis mereka. Secara amnya, komponen utama sistem fotovolta suria adalah sel suria yang menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga elektrik. Lapisan fotoaktif dalam sel suria yang mendominasi pasaran global sekarang terdiri daripada bahan tak organik seperti silikon. Berbeza dengan sel suria tak organik, bahan semikonduktor organik seperti polimer dan molekul kecil digunakan sebagai lapisan fotoaktif dalam sel suria organik. Sel suria organik merupakan salah satu jenis sel suria generasi ketiga yang mempunyai kelebihan yang unik seperti ringan, fleksibel dan kos pembuatan yang rendah. Walau bagaimanapun, kestabilan sel suria organik adalah agak rendah berbanding sel suria tak organik terutamanya di persekitaran luar.

Sumber Cahaya dalam Bangunan

Seperti yang sedia maklum, bekalan cahaya suria adalah tidak selalu mencukupi dan tersedia terutamanya pada waktu malam, ketika hari hujan dan cuaca mendung. Keadaan ini berbeza dengan sumber cahaya dalam bangunan yang boleh dibuka setiap masa untuk menerangi ruang. Sumber cahaya dalam bangunan yang banyak digunakan adalah diod pemancar cahaya (LED) dan lampu berpendafluor putih. Berbeza dengan cahaya matahari yang mempunyai spektrum cahaya yang luas iaitu merangkumi cahaya ultralembahyung (UV) sehingga inframerah (IR), spektrum pancaran sumber cahaya dalam bangunan biasanya terhad kepada julat cahaya nampak dengan panjang gelombang cahaya 400 – 750 nm. Mungkin ramai di kalangan kita yang tidak sedar bahawa tenaga cahaya yang diperolehi daripada sumber ini juga boleh ditukar kepada tenaga elektrik menggunakan sel suria.

Setakat ini, kecekapan penukaran kuasa sel suria tak organik di persekitaran luar adalah jauh lebih tinggi berbanding dengan sel suria organik. Namun demikian, sel suria organik dilaporkan boleh menukar tenaga cahaya dalam bangunan kepada tenaga elektrik dengan lebih cekap berbanding sel suria tak organik kerana spektrum penyerapan yang sepadan dengan spektrum pemancaran cahaya dalaman. Selain itu, aplikasi pencahayaan dalaman yang tidak melibatkan keadaan sekitaran luar yang lasak juga amat sesuai untuk sel suria organik. Setakat ini, kecekapan penukaran kuasa sel suria organik di bawah pencahayaan LED putih sudah melebihi 25% dan mampu membekalkan kuasa sehingga 110 μW/cm² yang cukup untuk menghidupkan peranti elektronik berkuasa rendah.

Potensi Penggunaan

Kebelakangan ini, teknologi internet benda (IoT) telah semakin berkembang disebabkan penciptaan baru pelbagai peranti elektronik berkuasa rendah seperti sensor dan peranti mudah alih wayarless. Bangunan pintar boleh dibina dengan adanya teknologi IoT yang mana data dan maklumat digital pada masa nyata boleh dikumpul melalui sensor dan peranti mudah alih tanpa wayar. Lazimnya, bateri adalah sumber kuasa bagi penjanaan peranti-peranti elektronik tersebut. Namun demikian, penggunaan kuasa berasaskan bateri adalah tidak tahan lama dan perlu diganti secara berkala. Teknologi untuk memanfaatkan tenaga yang tidak digunakan dari persekitaran dalam bangunan seperti tenaga cahaya, tenaga haba dan tenaga mekanikal amatlah penting untuk menyediakan sumber kuasa yang lestari bagi peranti-peranti berkenaan. Dalam hal ini, sel suria organik amat berpotensi untuk memanfaatkan tenaga cahaya yang tidak digunakan dari persekitaran dalam bangunan bagi menyediakan sumber kuasa lestari untuk pelbagai peranti IoT.

Foto Kredit-IntechOpen

Rujukan

[1] Sustainable energy development authority (SEDA) Malaysia. 2023. Pemeteran Tenaga Bersih (NEM) 3.0.  https://www.seda.gov.my/reportal/ms/nem/ [17 April 2023]

[2] Hwang, S. & Yasuda, T. 2023. Indoor photovoltaic energy harvesting based on semiconducting π-conjugated polymers and oligomeric materials toward future IoT applications. Polymer Journal 55: 297–316.

[3] Khairulaman, F.L., Yap, C.C., Jumali, M. H. H. & Issa, N.A. 2022.  Pengoptimuman lapisan P3HT: PCBM terdop CuI dalam sel suria organik jenis songsang untuk aplikasi cahaya dalam.  Sains Malaysiana 51: 4059-4069.