21 September 2026- Dalam kemajuan signifikan dalam energi terbarukan kelautan, para peneliti dari Tiongkok dan Swiss telah berhasil mendemonstrasikan sel surya perovskit yang mampu beroperasi 10 meter di bawah permukaan laut, menghasilkan listrik yang cukup untuk mengisi baterai lithium-ion di bawah air. Temuan ini dipublikasikan pada 11 September di jurnal Cell Pressjoule, mewakili validasi fungsional pertama sel surya terendam pada kedalaman yang relevan dengan aplikasi praktis.
Melampaui Perairan Dangkal
Selama bertahun-tahun, tenaga surya telah digunakan di daratan dalam bentuk sel surya dan teknologi terkait, namun mengumpulkan energi surya di bawah air sangatlah rumit. Cahaya menjadi lebih lemah di dalam air dengan kecepatan yang sangat cepat, ditambah berbagai warna cahaya muncul di bawah air. Pengujian sebelumnya mengenai tenaga surya bawah air dilakukan pada kedalaman maksimum dua meter, yang masih jauh dari kenyataan dalam penerapan sebenarnya.
“Sangat sedikit penelitian yang dilaporkan mengenai sel surya bawah air, dan semuanya terfokus pada kedalaman air yang sangat dangkal, hanya dua meter atau kurang,” kata Wen-Hua Zhang dari Universitas Yunnan dan Southwest United Graduate School di Kunming, Tiongkok, yang memimpin penelitian tersebut. “Pekerjaan ini menyajikan validasi fungsional pertama sel surya terendam yang secara praktis beroperasi pada kedalaman air hingga sekitar 10 meter, sehingga sangat memperluas cakupan penerapannya.”
Tim peneliti, yang juga termasuk peneliti dari Institut Teknologi Federal Swiss Lausanne (EPFL), mengatasi tantangan ini melalui strategi material dan perangkat yang berpusat pada sel surya perovskit dengan celah pita lebar.
Perovskit Celah Pita Lebar: Menyetel Cahaya Bawah Air
Para peneliti menggunakan perovskit timbal halida dengan celah pita sekitar 1,96 eV, yang dirancang khusus untuk menyerap spektrum cahaya biru hingga oranye yang mendominasi pada kedalaman 5 hingga 10 meter. Inovasi utamanya adalah pengenalan poliheksametilen guanidin hidroklorida (PHMG) sebagai aditif kristalisasi. Aditif ini memodulasi tingkat energi dalam bahan perovskit, menekan migrasi ion halida, mengurangi kepadatan cacat, dan meningkatkan faktor penting stabilitas kisi untuk operasi bawah air yang tahan lama.
Untuk mengevaluasi kinerja perangkat secara akurat dalam kondisi terendam, tim mengembangkan sistem laboratorium khusus yang dilengkapi dengan filter optik khusus untuk mensimulasikan pencahayaan bawah air pada berbagai kedalaman.
Metrik Kinerja yang Mengesankan
Hasilnya sangat mengejutkan. Di bawah simulasi pencahayaan sedalam 10 meter, sel surya perovskit terendam mencapai efisiensi konversi daya sebesar 34,71%. Di bawah penerangan matahari AM 1.5G standar, sel mencapai efisiensi 17,08%, dengan perangkat terbaik disertifikasi sebesar 16,79%.
Hasil pengujian stabilitas juga sama optimisnya. Ditemukan bahwa panel surya yang disimpan dalam glovebox berisi nitrogen selama 300 hari pada suhu kamar mempertahankan sekitar 96% efisiensi awalnya. Selain itu, tidak ditemukan pembusukan setelah 1.160 jam bekerja dalam kondisi simulasi yang meniru situasi di kedalaman 10 m. Selain itu, melalui uji penuaan yang dipercepat, masa pakai T80 diperkirakan 48.094 jam (atau sekitar 5,49 tahun) pada suhu 25 derajat dalam simulasi lingkungan terendam.
Dari Laboratorium hingga Laut Cina Selatan
Tim beralih dari validasi laboratorium ke studi lapangan. Mereka menyiapkan modul fotovoltaik perovskit area luas dan mengintegrasikannya ke dalam robotika bawah air. Sistem tersebut diuji pada kedalaman 2, 6, dan 10 meter di perairan Kepulauan Weizhou di Laut Cina Selatan.
Hasil yang diperoleh di lapangan menegaskan hasil penelitian laboratorium dengan akurasi tinggi. Kedalamannya memungkinkan diperolehnya listrik sebesar 1.416 mWh pada kedalaman 2 meter dalam jangka waktu 2 jam. Pada jarak 6 meter angkanya turun menjadi 752 mWh, dan selanjutnya menjadi 324 mWh pada jarak 10 meter—cukup untuk mengisi baterai lithium-ion dan menyalakan LED.
“Yang paling mengejutkan kami adalah begitu banyak energi listrik yang dihasilkan oleh modul area luas kami dalam kondisi nyata di kedalaman air 10 meter hanya dalam waktu dua jam,” kata Zhang. “Selain itu, kami telah mencapai perluasan dari sel laboratorium berukuran kecil menjadi modul berukuran besar. Kombinasi penyelidikan laboratorium dan eksperimen di lapangan memberikan bukti kuat mengenai pengoperasian fotovoltaik bawah air.”
Jalan Menuju Energi Kelautan yang Berkelanjutan
Penemuan ini menimbulkan dampak besar di berbagai bidang. Sel surya yang terendam air dapat menjadi sumber energi mandiri bagi alat-alat yang terendam air yang bertugas memantau budidaya perikanan, sistem komunikasi, kapal bawah air otonom, dan kamera. Menurut Zhang, perangkat surya yang terendam memungkinkan kapal selam dan kendaraan bawah air otonom mencapai jarak yang lebih jauh dan misi yang lebih tahan lama dibandingkan sekarang.
Penelitian ini didukung oleh Yunling Scholar dari Provinsi Yunnan dan National Natural Science Foundation of China. Tim Zhang berencana untuk terus menguji sel surya perovskit di kedalaman air yang lebih dalam, menyelidiki batas operasional fotovoltaik bawah air, dan menetapkan protokol pengujian standar untuk bidang yang sedang berkembang ini.
Mengingat lebih dari 70% permukaan bumi terdiri dari air, ekstraksi energi matahari yang tersembunyi di bawah laut membuka jalan besar yang tidak dapat diprediksi untuk menghasilkan energi ramah lingkungan. Meski demikian, permasalahan yang tersisa seperti bio-fouling dan dampak jangka panjang terhadap ekologi kelautan masih belum terselesaikan, namun keberhasilan demonstrasi sel surya bawah air yang efektif pada kedalaman 10 meter merupakan tonggak sejarah yang sangat penting menuju terciptanya sistem energi kelautan yang mandiri.
