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华阳风网讯:瑞典乌普萨拉大学开发出新型染料敏化太阳能电池

背景
   如今,我们的社会正在朝着所有物体都互联的方向发展,这些物体包括家具、办公用品等各种日常物品。物联网(IoT)使得物体之间可相互通信和感知,因此一度被誉为继计算机、互联网之后的“世界信息产业发展的第三次浪潮”。据估计,到2025年,约750亿个物联网设备将影响着我们生活的方方面面。
这些物联网设备大部分位于室内,要广泛安装这些设备,就需要设备变得“自主”。也就是说,它们不再需要电池或者电线连接电源来维持运行。为了实现这一点,找到一种本地的低维护成本的能源,为物联网设备提供本地的电力,特别是在一般环境条件下,显得非常关键。


创新
   为了实现这个目标,在一篇发表在《化学科学(Chemical Science)》期刊上的新论文中,瑞典乌普萨拉大学的研究人员们展示了一种新型染料敏化太阳能电池,它可以采集来自室内灯具的光线。
技术
   乌普萨拉大学化学系助理教授 Marina Freitag 领导的研究团队开发了这种新型室内光伏电池,它可以将高达34%的可见光转化为电力,从而为各种各样的物联网传感器供电。团队设计这种新型染料敏化光伏电池,是基于一种铜配合物电解质,这种电解质使得太阳能电池非常适合吸收来自荧光灯和LED的室内光线。最新的成果非常有前景,它使染料敏化太阳能电池成为了环境照明条件下光电转换效率的领导者,超越了传统的硅以及由特殊材料制成的太阳能电池。
这项研究有望彻底改变用于智能温室、办公室、架子、包裹的数字化感测,以及其他许多日常物联网智能物品。
Freitag 表示:“了解这些光源的光谱,使我们有可能调整特殊的染料以吸收室内光线。在产生大量能量的同时,这些室内光伏电池也可以在低光条件下维持高电压,这对于物联网设备的供电来说非常重要。”


   通过与慕尼黑工业大学合作,研究人员们为太阳能供电的物联网传感器进一步设计出一种具有适应能力的“电力管理”系统。与受到电池限制的参照物相比,这种光线驱动的设备智能地采集可用的光线,根据光照水平来计算工作负载,在存储期间将能量损耗降到最低,尽最大可能来使用所有的光能。这款太阳能系统将人工智能与自主学习结合到一起,从而降低了能量损耗、电池废料,并且有助于提升总体生活条件。
未来,科学家们希望,通过室内太阳能电池实现自供电的数十亿物联网设备,将提供从环境信息到人机通信再到机器间通信的各种功能。这种先进的传感器可以进一步改善下一波的机器人以及目前在开发中的自动化系统。
Freitag 表示:“环境光采集器提供了新一代自供电智能物联网设备,这些设备由一种基本尚未开发的能源供电。结合高效率、低成本和无毒材料的室内光伏电池,对物联网的可持续性来说至关重要。”


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