Kemajuan dalam Teknologi Energi Bersih

Para ilmuwan telah berhasil meningkatkan efisiensi sel surya silikon dengan menggunakan permukaan yang direkayasa dengan presisi. Desain baru lapisan antireflektif berbasis metasurface silikon lapisan tunggal mampu menekan refleksi dalam rentang panjang gelombang 500 hingga 1200 nm untuk sudut insidensi hingga 60 derajat. Hampir setengah dari energi surya yang mencapai sel surya silikon hilang karena refleksi pada antarmuka silikon-udara, sehingga lapisan antireflektif ini sangat penting. Penelitian yang dipublikasikan di Advanced Photonics Nexus menunjukkan bahwa lapisan metasurface silikon dapat menekan refleksi hingga 2% pada sudut langsung dan 4,4% pada sudut miring. Pendekatan desain maju dan terbalik yang ditingkatkan oleh kecerdasan buatan (AI) digunakan untuk mengembangkan metasurface ini. Hasilnya menunjukkan bahwa struktur nanofotonik yang dirancang dengan cerdas dapat mengungguli lapisan antireflektif klasik. Lapisan ini tidak hanya meningkatkan efisiensi panel surya, tetapi juga dapat mempercepat transisi ke energi bersih. Selain itu, pendekatan ini membuka pintu untuk lapisan fotonik multifungsi yang dapat bermanfaat bagi sensor dan perangkat optik lainnya. Peneliti menekankan bahwa solusi yang ditingkatkan oleh metasurface menunjukkan fungsi tinggi dalam hal pengurangan refleksi pada kaca dan substrat indeks rendah lainnya.

Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang membuat layar smartphone Anda begitu cerah dan berwarna? Rahasianya terletak pada sekelompok logam khusus yang disebut unsur tanah jarang (REE). Unsur-unsur ini mengubah cahaya UV atau biru yang tidak terlihat menjadi warna merah, hijau, dan biru yang cerah yang Anda lihat di layar. Namun, metode saat ini untuk mengekstraksi REE sangat kompleks, mahal, merusak lingkungan, dan tidak efisien. Manish Kumar dan timnya di University of Texas di Austin telah mengembangkan saluran membran buatan khusus yang dapat mengatasi masalah ini dan membuat REE lebih mudah diakses. Saluran membran buatan ini terinspirasi oleh protein transportasi dalam sel tubuh manusia dan menggunakan molekul berbentuk cincin yang disebut pillararene. Ketika diuji di laboratorium, saluran ini menunjukkan hasil yang mengesankan dengan selektivitas hingga 40 kali lebih baik dibandingkan metode tradisional. Inovasi ini berpotensi merevolusi ekstraksi REE dan membuatnya lebih sederhana dan berkelanjutan.

Para ilmuwan di National Renewable Energy Laboratory (NREL) menemukan cara untuk meningkatkan stabilitas dan kinerja sel surya perovskite dengan mengganti lapisan fullerene konvensional dengan garam ionik. Penelitian ini menunjukkan bahwa sel surya perovskite yang dimodifikasi memiliki efisiensi awal 26.1%, sedikit lebih tinggi dari 25.5% pada sel yang menggunakan material tradisional. Sel yang dimodifikasi juga menunjukkan peningkatan umur panjang, dengan hanya sekitar 2% degradasi setelah 2,100 jam operasi pada suhu 65 derajat Celsius. Pada suhu yang lebih tinggi, 85 derajat Celsius, sel menunjukkan efisiensi 25.5% dengan sekitar 5% degradasi setelah 1,500 jam. Penelitian ini menggunakan arsitektur sel surya perovskite terbalik yang dikenal memiliki stabilitas tinggi dan integrasi yang baik ke dalam sel surya tandem. Inovasi ini menunjukkan jalur yang menjanjikan untuk pengembangan teknologi fotovoltaik perovskite menuju penerapan komersial.

Para ilmuwan menemukan bahwa beberapa bakteri dapat bernapas dengan menghasilkan listrik, memungkinkan mereka bertahan hidup di lingkungan tanpa oksigen. Penemuan ini diharapkan dapat memicu inovasi energi bersih dan bioteknologi industri. Tim yang dipimpin oleh Caroline Ajo-Franklin dari Rice University mengidentifikasi bagaimana bakteri ini mengeluarkan elektron secara eksternal. Penelitian ini mengungkapkan bahwa bakteri menggunakan senyawa naphthoquinones untuk mentransfer elektron ke permukaan eksternal, mirip dengan cara baterai melepaskan arus listrik. Proses ini memungkinkan bakteri untuk bertahan hidup di lingkungan tanpa oksigen, seperti ventilasi laut dalam dan usus manusia. Simulasi komputer dan tes laboratorium menunjukkan bahwa bakteri dapat terus tumbuh dan menghasilkan listrik pada bahan konduktif. Penemuan ini dapat meningkatkan pengolahan air limbah dan biomanufaktur dengan mengelola ketidakseimbangan elektron secara lebih baik. Bakteri yang mengeluarkan listrik ini juga dapat membantu dalam pemanfaatan karbon dioksida melalui listrik terbarukan, mirip dengan cara tumbuhan menggunakan sinar matahari dalam fotosintesis. Penelitian ini membuka pintu untuk teknologi yang lebih cerdas dan berkelanjutan dengan biologi sebagai intinya.