Foto oleh Muhammad Abdul Majid di Unsplash
Kulit bawang merah yang selama ini kerap dibuang ternyata berpotensi melindungi sel surya dari kerusakan akibat sinar ultraviolet (UV). Peneliti asal Finlandia dan Belanda melaporkan, lapisan pelindung dari serat selulosa yang diwarnai ekstrak kulit bawang merah bekerja lebih baik daripada filter komersial berbahan plastik.
Ancaman Sinar UV bagi Sel Surya
Sinar matahari yang menjadi sumber energi sel surya sekaligus membawa radiasi UV yang dapat merusak material di dalamnya. Berdasarkan riset yang terbit di jurnal ACS Applied Optical Materials pada 24 Februari 2025, sel surya peka zat warna (dye-sensitized solar cell) sangat rentan terhadap kerusakan tersebut.
Tanpa perlindungan, sel semacam itu biasanya rusak dalam sekitar dua hari terpapar sinar matahari. Tanda kerusakannya terlihat dari memudarnya warna cairan elektrolit di dalam sel, yang dikenal sebagai bleaching. Akibatnya, kemampuan sel menghantarkan muatan listrik menurun.
Selama ini, perlindungan umumnya berupa lapisan film berbahan minyak bumi seperti polietilena tereftalat (PET). Menurut catatan peneliti, filter komersial pun hanya memberikan perlindungan sebagian.
Kondisi itu mendorong tim peneliti yang melibatkan Rustem Nizamov, peneliti doktoral University of Turku, Finlandia, mencari alternatif berbasis bahan hayati. Mereka menguji empat jenis film nanoselulosa (lapisan tipis pelindung), yakni serat tumbuhan berukuran sangat kecil, lalu membandingkannya dengan filter komersial.
Kulit Bawang Merah Hasilkan Perlindungan UV Efektif
Keempat film itu diberi perlakuan berbeda, yaitu ekstrak kulit bawang merah (Allium cepa), nanopartikel lignin, dan dua varian ion besi. Menurut para peneliti, kombinasi nanoselulosa dan pewarna bawang merah memberikan “perlindungan UV yang sangat efektif.”
Film itu menahan 99,9 persen radiasi di bawah panjang gelombang 400 nanometer dan unggul dibanding filter komersial berbahan PET. Dalam keterangan resmi University of Turku yang dikutip Live Science, Nizamov menilai hasil ini membuka peluang bagi bahan pelindung alami.
“Ini pilihan yang menjanjikan untuk aplikasi yang membutuhkan material pelindung berbasis biologis,” ungkapnya.
Perlindungan UV harus diimbangi kemampuan meneruskan cahaya yang dibutuhkan sel surya. Lignin, misalnya, berwarna cokelat gelap yang menurut para peneliti dapat membatasi penggunaannya dalam film transparan. Film berlignin biasanya hanya meneruskan sekitar 50% cahaya pada 400-600 nanometer, sedangkan film bawang merah meneruskan lebih dari 80% pada 650-1.100 nanometer.
Ekstrak kulit bawang merah diperoleh dengan air panas bersuhu 80 derajat Celsius selama 60 menit sehingga kaya antosianin, pigmen alami tumbuhan. Meski begitu, secara umum film hayati meneruskan cahaya tampak lebih sedikit daripada filter komersial, dan film bawang merah menjadi yang terbaik di antaranya.
Uji Ketahanan 1.000 Jam dan Prediksi Umur Sel Surya
Untuk menguji ketahanan, peneliti menyinari sel surya beserta filternya dengan cahaya matahari buatan selama 1.000 jam. Menurut mereka, durasi itu setara sekitar satu tahun paparan sinar matahari di Eropa Tengah.
Hasilnya, warna film bawang merah relatif stabil, sementara elektrolit sel di bawahnya paling sedikit memudar, bahkan dibandingkan filter komersial. Nizamov mencontohkan film berbahan ion besi, yang memiliki kemampuan baik saat meneruskan cahayanya di awal.
“Sebagai contoh, film berbahan ion besi punya tranmisi cahaya yang baik pada awalnya, tetapi menurun setelah alami penuaan,” jelasnya.
Sel surya dengan filter bawang merah tidak menunjukkan penurunan efisiensi berarti dalam 1.000 jam. Karena itu, peneliti memakai model prediksi berdasarkan laju pemudaran elektrolit pada 80 jam pertama untuk memperkirakan umur perlindungannya.
Berdasarkan model itu, sel dengan filter bawang merah diperkirakan terlindungi sekitar 8.500 jam, sedangkan filter komersial sekitar 1.500 jam. Angka tersebut masih prediksi, bukan hasil pengukuran langsung, sehingga perlu dibuktikan lewat pengujian jangka panjang. Jika terbukti benar, selisih umur perlindungan itu mencapai lebih dari lima kali lipat.
Peluang Energi Terbarukan dari Bahan Alami
Pengujian ini dilakukan di laboratorium dengan cahaya matahari buatan pada sel surya peka zat warna, bukan pada panel silikon yang lazim terpasang di atap rumah. Namun, Nizamov menilai dampak riset ini bisa meluas ke bidang lain.
Menurutnya dampak itu mencakup sel surya perovskit dan fotovoltaik organik, serta industri lain yang membutuhkan filter berbasis hayati.
Salah satu penerapannya ada pada kemasan makanan, tempat sel surya yang dapat terurai secara hayati berpotensi menjadi sumber energi bagi sensor di lingkungan steril.
Menurut para penulis jurnal tersebut, riset ini juga sejalan dengan upaya mencari bahan pelindung berkelanjutan, sebab selulosa melimpah di alam, dapat diperbarui, dan dapat terurai secara hayati.
