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麻省理工学院设计低成本光伏传感器延长物联网设备供电时间

来源:大连空压机专用油 作者:求租大连空压机 时间:2020-07-16 08:06 点击量:

专家估计,到2025年,世界上物联网设备(包括收集基本测量和情况的实时数据的传感器)的数量可能会增加到750亿。然而,这些传感器需要频繁更换电池,这对于长期监控来说可能是个问题。

麻省理工学院(MIT)的研究人员已经设计出光电传感器,可以在更换电池前传输数据数年。研究人员将薄膜钙钛矿电池(因其潜在的低成本、灵活性和相对容易制造而闻名)作为能量收集器安装在廉价的射频识别标签上。麻省理工学院的研究人员在射频识别标签上设计了低成本的光电传感器,这种传感器可以在阳光和昏暗的室内照明下工作,并且可以传输数据很多年而不需要更换。

电池可以在明亮的阳光和黑暗的室内条件下为传感器供电。此外,研究小组发现,太阳能可以为传感器提供巨大的能量提升,实现更大的数据传输距离,并将多个传感器集成到单个射频识别标签中。

麻省理工学院主动识别实验室的博士生Sainitin kantaredy说,“在未来,我们周围可能会有几十亿个传感器。在这种规模下,将需要大量的电池,这些电池必须不断充电。然而,如果他们能使用情境灯自动供电,将会减少很多工作。这项工作是基于使用能量收集器为各种应用建立额外的射频识别标签。”

在杂志《高级功能材料》和《IEEE传感器》上发表的两篇论文中,来自麻省理工学院主动识别实验室和麻省理工学院光电研究实验室的研究人员描述了传感器如何连续几天用于监测室内和室外温度。传感器连接空气传输数据的距离是传统射频识别标签的五倍,并且不需要电池。更长的数据传输规模意味着一个阅读器可以同时从多个传感器收集数据。

根据环境中的特定身份(如湿度和热量),传感器可以放置在室内或室外数月或数年,直到其降解到需要更换为止。这对于任何需要室内和室外永久感应的应用都很有价值,包括跟踪供应链中的供应、监测土壤以及监测建筑和家用设备中使用的能源。

连接两个低成本工艺

在建立自供电传感器的比来测试中,其他研究人员已经将作物互连(IoT)设备的能量用于太阳能电池。然而,这些基本上是传统太阳能电池的简化版本,而不是钙钛矿。坎塔埃迪说,传统单元在一定条件下可以高效、耐用、强大,但对于无处不在的物联网传感器来说是不可行的。

例如,传统的太阳能电池体积复杂,制造成本高,并且它们不简单,不能控制透明,这对于放置在窗户和汽车挡风玻璃上的温度监测传感器来说变得非常困难。事实上,它们只是被设计用来有效地从生长的太阳而不是室内的低照度中收集能量。

另一方面,钙钛矿电池可能使用简单的卷到卷印刷技术,每套仅花费几美分。轻薄、柔软、半透明,可调节以从任何类型的室内和室外照明中收集能量。

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