Peneliti di KAUST Membuat Dioda yang Menghasilkan Listrik dengan Menggunakan Energi Inframerah

Peneliti di KAUST Membuat Dioda yang Menghasilkan Listrik dengan Menggunakan Energi Inframerah

discovery.kaust.edu.sa

SHNet, Thuwal – Memanen energi dari sumber terbarukan merupakan alternatif yang menjanjikan untuk pembangkit listrik yang berkelanjutan dan bersih. Hal tersebut dikatakan oleh tim periset dari King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) di Arab Saudi saat mereka berhasil membuat diode yang menghasilkan listrik dengan menggunakan energi inframerah.

Para periset di universitas ternama Arab Saudi itu membangun sebuah dioda yang akan menggunakan kuarsa terowongan ultrafast untuk dapat memanen energi inframerah. Pembangunan dioda itu pada akhirnya bisa mendongkrak pembangkit listrik.

Perangkat ini nantinya akan menjadi pembangkit listrik dengan mentransmisikan sinyal gelombang seper-quadrillionth detik dari sebuah gelombang ke listrik yang dapat digunakan.

Para ilmuwan menunjukkan bahwa panas inframerah dapat dipanen 24 jam sehari. Salah satu metode untuk mencapai hal ini adalah dengan memperlakukan limbah atau panas inframerah sebagai gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi. Dengan menggunakan antena yang dirancang dengan cara yang benar, gelombang yang terkumpul dikirim ke alat penyearah, seringkali merupakan suatu dioda semikonduktor, yang akan mengubah sinyal bergantian menjadi arus listrik.

Menempatkan desain rectenna ini ke dalam praktik sampai sekarang menjadi kesulitan tersendiri karena emisi inframerah memiliki panjang gelombang yang sangat kecil, demikian penjelasan dari tim peneliti KAUST.

Emisi inframerah juga membutuhkan antena mikro atau nano yang sulit untuk dipalsukan dan diuji, kata mereka. Selain itu, gelombang inframerah berosilasi secara signifikan lebih cepat daripada semikonduktor khas yang dapat memindahkan elektron melalui persimpangannya.

“Tidak ada dioda komersial di dunia yang dapat beroperasi pada frekuensi tinggi seperti itu,” ujar pemimpin proyek ini, Atif Shamim seperti yang dikutip dari media ScienceDirect. “Itu sebabnya kami beralih ke terowongan kuantum,” ujar Shamim.

Teknologi photovoltaic konvensional memanen energi hanya dari kisaran spektrum yang terlihat, sehingga jangkauan inframerah sepenuhnya tidak tergali. Sekitar 80 persen radiasi matahari diserap oleh atmosfer dan permukaan bumi. Gelombang ini kemudian kembali dipancarkan sebagai radiasi inframerah pertengahan, demikian ulasan media tersebut.

Sumber emisi inframerah (IR) lainnya adalah pemanasan logam, pemanasan fluida, pembangkit uap, perlakuan panas, dan aglomerasi. Suhu untuk proses ini berfluktuasi antara 250 K dan 1500 K, dan panjang gelombang yang sesuai bervariasi di pertengahan inframerah.

Perangkat tunneling seperti metal-insulator-metal (MIM) diodes mengubah gelombang inframerah menjadi arus dengan memindahkan elektron melalui dinding kecil, demikian menurut jurnal yang dikeluarkan. Dioda MIM dapat menangani sinyal frekuensi tinggi pada urutan femtoseconds karena penghalang ini hanya satu nanometer tebalnya.

Tim menggunakan antena nano berbentuk bowtie yang memegang film insulator di antara dua lengan metalik yang saling mendekat, untuk bisa menghasilkan medan yang dibutuhkan untuk tunneling. “Bagian yang paling menantang adalah tumpang tindih nano dua lengan antena, yang membutuhkan kesesuaian yang sangat tepat,” kata peneliti postdoctoral, Gaurav Jayaswal, menurut Engineer.

“Meskipun demikian, dengan menggabungkan trik pintar dengan alat canggih di fasilitas nanofabrication KAUST, kami berhasil menyelesaikan langkah ini,” tambah Jayaswal.

Menurut para periset, dioda MIM yang baru bisa menangkap gelombang inframerah dengan tegangan nol, melalui pemilihan logam dengan fungsi kerja yang berbeda, sebuah fitur pasif yang mengaktifkan perangkat saat dibutuhkan.

Berdasarkan eksperimen dengan paparan inframerah dapat ditunjukkan, antena bowtie kemudian mampu memanen hanya energi dari radiasi saja dan bukan dari efek termal.

Para periset di KAUST mengatakan bahwa ini hanyalah ‘awal-bukti sebuah konsep’ dan mungkin ada jutaan perangkat serupa yang terhubung untuk meningkatkan pembangkit listrik secara keseluruhan. (HNP)