Sel suria pemeka pewarna ialah teknologi yang menggunakan pewarna untuk menyerap cahaya matahari dan menukarkannya kepada elektrik, dengan kelebihan kos rendah, pelbagai warna dan keupayaan untuk beroperasi dalam tahap cahaya rendah. Teknologi ini mempunyai potensi aplikasi dalam pelbagai bidang seperti seni bina, pertanian, dan perlindungan alam sekitar, dan kejayaan komersial dijangka dapat dicapai dengan mengurangkan kos penyelidikan dan pengeluaran.
Perkara terakhir yang sesiapa mahu lakukan pada hari musim bunga yang cerah ialah bekerja keras di pejabat sambil mendengar bos mereka mengomel. Kami semua ingin keluar di bawah sinar matahari, memakai pakaian berwarna-warni dan menikmati musim bunga di langit. Tetapi malangnya, kita perlu bekerja untuk mendapatkan wang, dan kita memerlukannya untuk hidup. Bagaimana jika anda boleh menjana wang sambil menikmati percutian musim bunga yang menyeronokkan? Anda boleh berdandan, berseronok berjalan di sekitar Sungai Han, dan hubungi bos anda dan beritahu mereka bahawa anda berada di luar bandar. Anda mungkin fikir ini kedengaran gila, tetapi ada teknologi yang boleh mewujudkannya. Ia dipanggil teknologi sel suria peka pewarna. Seperti namanya, teknologi ini menggunakan pewarna untuk menyerap tenaga cahaya daripada matahari dan menukarkannya kepada tenaga elektrik.
Sel suria peka pewarna terutamanya dilihat sebagai penyelesaian tenaga hijau. Berbanding dengan sel suria konvensional, sel suria peka pewarna boleh dihasilkan pada kos yang agak rendah dan boleh dibuat dalam pelbagai warna dan ketelusan, yang berfaedah untuk reka bentuk luaran bangunan. Mereka juga mempunyai kelebihan kerana dapat beroperasi dalam tahap cahaya rendah, menjadikannya cekap dalam persekitaran dalaman. Kelebihan ini menjadikan sel solar peka pewarna sebagai teknologi tenaga masa depan yang mampan.
Sel suria peka pewarna boleh dianggap sebagai struktur tiga bahagian. Tiga bahagian tersebut ialah bahagian yang menerima cahaya, bahagian di mana elektron dipindahkan dan tenaga dihasilkan, dan bahagian yang mengembalikan elektron yang dipindahkan ke keadaan asal supaya sel boleh terus berfungsi. Mari kita lihat aliran tenaga cahaya daripada matahari. Pertama, cahaya matahari diarahkan ke arah molekul pewarna dalam sel suria. Apabila molekul pewarna menyerap tenaga cahaya dari matahari, elektron dalam molekul pewarna menyerapnya dan menjadi sangat bertenaga, atau "teruja". Elektron teruja ini kemudian bergerak melalui litar sel suria, menghasilkan tenaga elektrik. Elektron yang teruja kemudiannya bergerak ke oksida logam yang dilekatkan pada molekul pewarna. Koleksi molekul pewarna dan oksida logam ini dipanggil penyerap cahaya. Oleh kerana ini adalah bahagian penting dalam proses yang menerima cahaya secara langsung, ia mempunyai beberapa ciri. Pertama sekali, bahan yang berbeza mempunyai kapasiti penyerapan tenaga yang berbeza, jadi kita perlu menggunakan pewarna dengan jalur tenaga unik yang boleh menyerap tenaga suria dengan baik. Anda juga perlu menambah luas permukaan oksida logam yang diliputi oleh molekul pewarna untuk menerima lebih banyak cahaya matahari. Itulah sebabnya kami menggunakan struktur dengan banyak butiran kecil secara mikroskopik dan bukannya permukaan rata.
Sekarang mari kita ikuti aliran tenaga semula. Elektron teruja yang dipindahkan ke oksida logam di atas diarahkan ke elektrod yang bersebelahan dengan oksida logam. Anda boleh menganggap elektrod ini sebagai sisi + dan – sel, sama seperti yang kita lihat dalam sel biasa. Elektron yang masuk ke elektrod kerja bergerak melalui litar yang disambungkan ke bahagian luar elektrod dan bergerak sepanjang litar ke elektrod pembilang di sisi lain sel. Semasa ia bergerak melalui litar ini, ia mewujudkan perbezaan potensi antara kedua-dua elektrod dan mengurangkan tenaga elektron dengan jumlah kerja yang telah dilakukannya, menghasilkan tenaga elektrik yang sama dengan tenaga yang dikurangkan itu. Anda boleh menganggap ini sebagai serupa dengan sel yang anda lihat di sekeliling anda yang mempunyai potensi perbezaan beberapa volt pada hujungnya. Memandangkan elektrod ini juga terlibat dalam pergerakan elektron, ia boleh dibuat daripada apa yang biasanya kita fikirkan sebagai bahan yang sangat konduktif elektrik, iaitu logam.
Sekarang, langkah terakhir. Apabila elektron akhirnya tiba di elektrod lain, molekul pewarna perlu dibekalkan dengan elektron sekali lagi. Untuk melakukan ini, terdapat lapisan elektrolit antara elektrod kaunter dan oksida logam. Lapisan elektrolit ini membekalkan elektron kepada molekul pewarna untuk mengisi kekosongan yang ditinggalkan oleh elektron molekul pewarna yang telah pergi. Dalam lapisan elektrolit, elektron yang bercas negatif menjadi tidak berpenghuni dan berpasangan dengan zarah + maya, dipanggil lubang, dalam lapisan elektrolit. Adalah mudah untuk menganggapnya sebagai elektron dengan cas – yang terlepas, meninggalkan cas + di belakang. Lubang itu bergabung dengan elektron yang telah mencapai elektrod lain dan kembali ke kedudukan asalnya, iaitu neutral. Lapisan elektrolit yang sesuai untuk proses ini biasanya iodin, bahan yang memudahkan elektron dan lubang untuk bergerak dan bergabung. Urutan peristiwa ini membolehkan pengeluaran tenaga elektrik yang berterusan, dengan syarat tenaga cahaya dibekalkan secara berterusan.
Sel suria pemeka pewarna masih belum cukup cekap untuk digunakan dalam kehidupan sebenar. Kecekapan cahaya yang diterima dan tenaga elektrik yang dihasilkan tidak cukup tinggi. Walau bagaimanapun, apa yang menjadikan sel solar peka pewarna ini menonjol daripada sel solar lain ialah ia menggunakan pewarna untuk menyerap cahaya, yang bermaksud sel itu sendiri mengambil warna pewarna, jadi jika ia digunakan dalam pembinaan bangunan dan struktur lain, ia akan menjadi teknologi terobosan yang boleh menjana tenaga solar sambil mencantikkan luaran. Teknologi ini akan berguna apabila masyarakat manusia berkembang, dan semakin banyak struktur meliputi tanah. Juga, jika bahagian elektrod yang disebutkan di atas bukan diperbuat daripada logam, tetapi daripada bahan plastik khas yang fleksibel dan mampu pemindahan elektron, sel-sel tersebut boleh dimasukkan ke dalam pakaian berwarna-warni yang kita pakai, seperti yang dinyatakan pada permulaan artikel ini. Dalam erti kata lain, walaupun kita sedang menikmati berjalan-jalan santai, elektron dalam pakaian kita akan terus bergerak dan menjana tenaga.
Kemajuan dalam teknologi sel suria peka pewarna membuka kemungkinan baharu untuk ramai orang. Sebagai contoh, teknologi ini boleh membantu dalam sektor pertanian. Dengan memasang sel suria peka pewarna dalam rumah hijau untuk menanam tanaman, anda bukan sahaja boleh menggunakan cahaya matahari dengan cekap untuk menghidupkan bahagian dalam rumah hijau, tetapi juga memastikan rumah hijau kelihatan cantik. Teknologi ini juga boleh memainkan peranan penting dalam melindungi alam sekitar. Ia boleh membantu mengurangkan penggunaan bahan api fosil dan menyumbang kepada penyelesaian masalah pemanasan global melalui tenaga bersih. Dengan kemungkinan aplikasi yang begitu luas, teknologi sel suria pemeka pewarna mempunyai banyak sebab untuk dikaji.
Akhir sekali, kejayaan komersil sel solar peka pewarna memerlukan bukan sahaja penyelidikan untuk meningkatkan kecekapan mereka, tetapi juga usaha untuk mengurangkan kos pengeluarannya. Pada masa ini, ramai penyelidik sedang bereksperimen dengan pewarna dan bahan yang berbeza untuk meningkatkan kecekapan, dan usaha ini secara beransur-ansur membuahkan hasil. Semoga sel suria yang peka dengan pewarna akan semakin meluas dan menjadi sumber tenaga yang penting dalam kehidupan seharian kita.
