未來我們日常生活中大多數事物都通過互聯網連接在一起，設備和傳感器將需要在沒有電線或電池的情況下運行。在《化學科學》上的一篇新文章中，烏普薩拉大學的研究人員介紹了一種新型的染料敏化太陽能電池，該電池可從室內燈光中收集能量。
物聯網（IoT）是指通過互聯網連接的物理設備和應用程序的網絡。據估計，到2025年，我們生活的許多方面將通過750億個IoT設備進行調節，其中大部分將位於室內。此類IoT設備的廣泛安裝要求設備變得自治，這意味著它們不再需要電池或電網連接即可運行。為了實現這一目標，至關重要的是要確定可以為IoT設備提供本地電源的本地低維護能源，尤其是在環境條件下。
為了實現這一目標，由烏普薩拉大學化學系助理教授瑪麗娜·弗雷塔格（Marina Freitag）領導的研究小組開發了新的室內光伏電池，該電池可以將高達34％的可見光轉化為電能，從而為各種IoT傳感器供電。該團隊設計了一種基於銅複合電解質的新型染料敏化光伏電池，使其非常適合從熒光燈和LED收集室內光。最新的結果使染料敏化太陽能電池有希望成為環境照明條件下功率轉換效率的領導者，優於傳統的硅和怪異材料製成的太陽能電池。
該研究有望徹底改變用於智能溫室、辦公室、貨架、包裝和許多其他智能設備。
漢普·邁克爾斯（Hannes Michaels）是瑪麗娜·弗賴塔格研究小組的博士研究生，他正在評估室內應用的新型太陽能電池。圖片：瑪麗娜·弗賴塔格
弗賴塔格說：“瞭解這些光源的光譜後，就可以調節特殊的染料來吸收室內的光。在產生大量能量的同時，這些室內光伏電池還可以在弱光下保持電壓，這對於給IoT設備供電非常重要。” 。
與慕尼黑工業大學合作，研究人員進一步設計了適用於太陽能的物聯網傳感器的自適應“電源管理”系統。與受電池限制的同類產品相比，光驅設備可以智能地從光中獲取能量。計算工作量是根據照明級別執行的，從而最大程度地減少了存儲過程中的能量損失，從而最大限度地利用所有光能。太陽能電池系統將人工智能和自動學習相結合，因此可以減少能源消耗，電池浪費並有助於改善總體生活條件。
未來，科學家預計，數千億個由室內太陽能電池自供電的IoT設備將提供從環境信息到人機和機機通信的所有內容。這種先進的傳感器可以進一步增強當前正在開發的下一波機器人技術和自治系統。
“環境光收集器為新一代的自供電和智能IoT設備提供能量，主要由尚未開發的能源提供動力。高效、低成本與無毒材料的結合對於IoT可持續性至關重要。”弗賴塔格說。
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