Интернет вещей или IoT – это сеть физических устройств и приложений, подключенных через Интернет. По оценкам, к 2025 году многие аспекты нашей жизни будут опосредованы с помощью 75 миллиардов устройств Интернета вещей, большинство из которых будут располагаться внутри помещений.
Широкая установка таких устройств IoT требует, чтобы устройства стали автономными, а это означает, что им больше не нужны батареи или подключение к сети для работы. Для этого крайне важно определить местный источник энергии, не требующий особого обслуживания, который может обеспечивать локальное питание устройств Интернета вещей, особенно в условиях окружающей среды.
Для достижения этой цели исследовательская группа под руководством Марины Фрейтаг, доцента кафедры химии Уппсальского университета, разработала новые внутренние фотоэлектрические элементы, которые могут преобразовывать до 34 процентов видимого света в электричество для питания широкого спектра датчиков Интернета вещей. Команда разработала новые сенсибилизированные красителем фотоэлектрические элементы на основе электролита на основе комплекса меди, что делает их идеальными для сбора внутреннего света от люминесцентных ламп и светодиодов.
Последние многообещающие результаты показывают, что сенсибилизированные к красителям солнечные элементы являются лидерами по эффективности преобразования энергии в условиях окружающего освещения, превосходя по своим характеристикам обычные кремниевые и солнечные элементы, изготовленные из экзотических материалов.
Исследование обещает произвести революцию в области цифровых датчиков в помещениях для умных теплиц, офисов, полок, упаковок и многих других умных повседневных предметов для Интернета вещей.
«Знание спектров этих источников света позволяет настраивать специальные красители для поглощения света в помещении. Вырабатывая большое количество энергии, эти внутренние фотоэлектрические элементы также поддерживают высокое напряжение при слабом освещении, что важно для питания устройств Интернета вещей », – говорит Фрайтаг.
В сотрудничестве с Техническим университетом Мюнхена исследователи разработали адаптивную систему управления питанием для датчиков Интернета вещей на солнечной энергии. В отличие от своих аналогов с ограниченным аккумулятором, световые устройства интеллектуально питаются от доступного количества света. Вычислительные нагрузки выполняются в соответствии с уровнем освещенности, сводя к минимуму потери энергии во время хранения и, таким образом, используя всю световую энергию по максимуму ее доступности.
Сочетая искусственный интеллект и автоматизированное обучение, система солнечных элементов может снизить потребление энергии, разгрузку аккумуляторов и помочь улучшить общие условия жизни.
Ученые ожидают, что в будущем миллиарды устройств Интернета вещей, работающих от солнечных батарей внутри помещений, будут предоставлять все, от информации об окружающей среде до взаимодействия человека с машиной и машины с машиной.
Такие передовые датчики могут еще больше улучшить следующую волну робототехники и автономных систем, которые в настоящее время разрабатываются.
"Сборщики естественного света представляют собой новое поколение интеллектуальных устройств IoT с автономным питанием, работающих от источника энергии, который практически не используется. "Сочетание высокой эффективности и низкой стоимости с нетоксичными материалами для внутренней фотоэлектрической энергии имеет первостепенное значение для устойчивости Интернета вещей", – говорит Фрайтаг.