Utveckla ”solenergi inomhus” för att driva The Internet of Things

internet

Från Wi-Fi-anslutna säkerhetssystem till smarta toaletter – det så kallade sakernas internet ger personlig anpassning och bekvämlighet till enheter som hjälper till att driva hem. Men med det följer trassliga elsladdar eller batterier som behöver bytas ut. Nu har forskare som rapporterar i ACS Applied Energy Materials tagit solpanelstekniken inomhus för att driva smarta enheter. De visar vilka solcellssystem som fungerar bäst under kallvita LED-lampor, en vanlig typ av inomhusbelysning.

Inomhusbelysning skiljer sig från solljus. Glödlampor är svagare än solen. Solljus omfattar ultraviolett, infrarött och synligt ljus, medan inomhusbelysning vanligtvis lyser med ljus från en smalare del av spektrumet. Forskare har hittat sätt att utnyttja solenergi med hjälp av solcellspaneler, men dessa paneler är inte optimerade för att omvandla inomhusljus till elektrisk energi.

Vissa av nästa generations PV-material, inklusive perovskitmineraler och organiska filmer, har testats med inomhusljus, men det är inte klart vilka som är mest effektiva på att omvandla icke-naturligt ljus till elektricitet; många av studierna använder olika typer av inomhusljus för att testa PV som tillverkats av olika material. Uli Würfel och hans kollegor jämförde därför en rad olika solcellstekniker under samma typ av inomhusbelysning.

Forskarna fick tag på åtta typer av PV-enheter, allt från traditionellt amorft kisel till tunnfilmsteknik som färgsensitiserade solceller. De mätte varje materials förmåga att omvandla ljus till elektricitet, först under simulerat solljus och sedan under ett kallt vitt LED-ljus.

  • PV-celler av galliumindiumfosfid uppvisade den högsta effektiviteten i inomhusljus och omvandlade nästan 40 % av ljusenergin till elektricitet.
  • Som forskarna hade förväntat sig var det galliuminnehållande materialets prestanda i solljus blygsam i förhållande till de andra testade materialen på grund av dess stora bandgap.
  • Ett material som kallas kristallint kisel uppvisade den bästa effektiviteten i solljus men var medelmåttigt i inomhusljus.

Galliumindiumfosfid har ännu inte använts i kommersiellt tillgängliga solceller, men denna studie pekar på dess potential bortom solenergi, säger forskarna. De tillägger dock att de galliuminnehållande materialen är dyra och kanske inte kommer att fungera som en livskraftig massprodukt för att driva smarta hemsystem.

Däremot är perovskitmineral och organiska film PV-celler billigare och har inte stabilitetsproblem under inomhusbelysningsförhållanden. I studien identifierade forskarna dessutom att en del av ljusenergin inomhus producerade värme istället för elektricitet – information som kommer att bidra till att optimera framtida solceller för att driva inomhusenheter.

Ytterligare information: David Müller et al, Indoor Photovoltaics for the Internet-of-Things—A Comparison of State-of-the-Art Devices from Different Photovoltaic Technologies, ACS Applied Energy Materials (2023). DOI: 10.1021/acsaem.3c01274

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.