利用太阳能技术为室内智能设备供电
固定在屋顶上的太阳能或光伏 (PV) 电池将阳光转化为电能。将该技术带入室内可以进一步提高建筑物的能源效率,并为烟雾报警器、摄像头和温度传感器等一系列无线智能技术注入活力。
开发了一种简单的方法来捕捉室内光线。研究人员测试了由不同材料制成的小型模块化光伏设备的室内充电能力,然后将效率最低的模块(由硅组成)连接到无线温度传感器。结果表明,仅吸收来自 LED 的光的硅模块提供的功率比传感器在运行中消耗的功率多。这表明设备可以在灯亮的情况下连续运行,这样就无需有人手动更换电池或为电池充电。
大多数建筑物在白天由太阳和人造光源混合照明。黄昏时,后者可以继续为设备提供能量。然而,来自普通室内光源(例如 LED)的光所跨越的光谱比太阳发出的更宽波段的光谱更窄,并且某些太阳能电池材料比其他材料更能捕捉这些波长。
为了准确了解几种不同材料的堆叠方式,该团队测试了由磷化镓铟 (GaInP)、砷化镓 (GaAs)(两种适用于白光 LED 光的材料)和硅制成的光伏迷你模块,硅是一种效率较低但更实惠和普通的材料。研究人员将厘米宽的模块放置在一个白色 LED 下方,该 LED 位于一个不透明的黑匣子内,以阻挡外部光源。在实验期间,LED 以 1000 勒克斯的固定强度产生光,与光线充足的房间中的光水平相当。对于硅和 GaAs 光伏组件,浸泡在室内光线下的效率低于阳光,但 GaInP 组件在 LED 下的表现要好于阳光。 GaInP 和 GaAs 模块在室内的转化率均显着超过了硅,分别将 23.1% 和 14.1% 的 LED 光转换为电能,而硅的功率转换效率为 9.3%。
充电测试的排名是相同的,在该测试中,他们计算了模块充满半充电 4.18 伏电池所需的时间,硅以超过一天半的时间排在最后。该团队有兴趣了解硅模块,尽管其性能相对于其顶级竞争对手较差,但能否产生足够的电力来运行低需求的物联网 (IoT) 设备。
为实验选择的物联网设备是一个连接到硅光伏模块的温度传感器,再次放置在 LED 下方。打开传感器后,研究人员发现它能够将温度读数无线传送到附近的一台仅由硅模块供电的计算机。两个小时后,他们关掉了黑匣子里的灯,传感器继续运行,其电池以充电速度的一半耗尽。
研究人员的研究结果表明,户外光伏模块中已经普遍存在的材料可以重新用于具有低容量电池的室内设备。该结果尤其适用于全天候亮灯的商业建筑。
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