未来我们日常生活中大多数事物都通过互联网连接在一起，设备和传感器将需要在没有电线或电池的情况下运行。在《化学科学》上的一篇新文章中，乌普萨拉大学的研究人员介绍了一种新型的染料敏化太阳能电池，该电池可从室内灯光中收集能量。
物联网（IoT）是指通过互联网连接的物理设备和应用程序的网络。据估计，到2025年，我们生活的许多方面将通过750亿个IoT设备进行调节，其中大部分将位于室内。此类IoT设备的广泛安装要求设备变得自治，这意味着它们不再需要电池或电网连接即可运行。为了实现这一目标，至关重要的是要确定可以为IoT设备提供本地电源的本地低维护能源，尤其是在环境条件下。
为了实现这一目标，由乌普萨拉大学化学系助理教授玛丽娜·弗雷塔格（Marina Freitag）领导的研究小组开发了新的室内光伏电池，该电池可以将高达34％的可见光转化为电能，从而为各种IoT传感器供电。该团队设计了一种基于铜复合电解质的新型染料敏化光伏电池，使其非常适合从荧光灯和LED收集室内光。最新的结果使染料敏化太阳能电池有希望成为环境照明条件下功率转换效率的领导者，优于传统的硅和怪异材料制成的太阳能电池。
该研究有望彻底改变用于智能温室、办公室、货架、包装和许多其他智能设备。
汉普·迈克尔斯（Hannes Michaels）是玛丽娜·弗赖塔格研究小组的博士研究生，他正在评估室内应用的新型太阳能电池。图片：玛丽娜·弗赖塔格
弗赖塔格说：“了解这些光源的光谱后，就可以调节特殊的染料来吸收室内的光。在产生大量能量的同时，这些室内光伏电池还可以在弱光下保持电压，这对于给IoT设备供电非常重要。” 。
与慕尼黑工业大学合作，研究人员进一步设计了适用于太阳能的物联网传感器的自适应“电源管理”系统。与受电池限制的同类产品相比，光驱设备可以智能地从光中获取能量。计算工作量是根据照明级别执行的，从而最大程度地减少了存储过程中的能量损失，从而最大限度地利用所有光能。太阳能电池系统将人工智能和自动学习相结合，因此可以减少能源消耗，电池浪费并有助于改善总体生活条件。
未来，科学家预计，数千亿个由室内太阳能电池自供电的IoT设备将提供从环境信息到人机和机机通信的所有内容。这种先进的传感器可以进一步增强当前正在开发的下一波机器人技术和自治系统。
“环境光收集器为新一代的自供电和智能IoT设备提供能量，主要由尚未开发的能源提供动力。高效、低成本与无毒材料的结合对于IoT可持续性至关重要。”弗赖塔格说。
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