一般的なソーラー技術は屋内でスマートデバイスに電力を供給できます

自宅やオフィスで電気をつけるときはいつでも、あなたはエネルギーを消費しています。 しかし、電灯のスイッチを入れることがエネルギーを生み出すことを意味する場合はどうでしょうか？

私たちは通常、屋根に固定された太陽光または太陽光発電（PV）セルを考え、太陽光を電気に変換しますが、その技術を屋内に持ち込むことで、建物のエネルギー効率をさらに高め、煙警報器、カメラ、温度などのワイヤレススマート技術のスワスにエネルギーを与えることができますモノのインターネット（IoT）デバイスとも呼ばれるセンサー。 現在、米国国立標準技術研究所（NIST）の調査によると、屋内で光を取り込むための簡単なアプローチが手の届く範囲にある可能性があります。 NISTの研究者は、さまざまな材料で作られた小型のモジュラーPVデバイスの屋内充電能力をテストし、シリコンで構成された最も効率の低いモジュールをワイヤレス温度センサーに接続しました。

チーム&＃39;の結果、ジャーナルに公開エネルギー科学&アンプ; エンジニアリング、LEDからの光のみを吸収するシリコンモジュールが、動作中に消費されるセンサーよりも多くの電力を供給したことを示します。 この結果は、ライトが点灯している間、デバイスが継続的に動作する可能性があることを示唆しています。これにより、誰かが手動でバッテリーを交換または再充電する必要がなくなります。

& quot;現場の人々は、&＃39;長期的にPVモジュールを備えたIoTデバイスに電力を供給することが可能であると想定していますが、&＃39;これまでにそれをサポートするデータを実際に見たことがありません。さて、これは私たちがそれをやってのけることができると言うための一種の最初のステップです、& quot; NISTの機械エンジニアで研究の筆頭著者であるアンドリューショアは述べた。

ほとんどの建物は、日中は太陽と人工光源の両方の組み合わせで照らされています。 夕暮れ時に、後者はデバイスにエネルギーを供給し続ける可能性があります。 ただし、LEDなどの一般的な屋内光源からの光は、太陽から放出される広い帯域よりも狭いスペクトルの光に広がり、一部の太陽電池材料は、他の材料よりもこれらの波長をキャプチャするのに優れています。

いくつかの異なる材料がどのように積み重なるかを正確に調べるために、Shoreと彼の同僚は、ガリウムインジウムホスファイド（GaInP）、ガリウムヒ素（GaAs）（白色LEDライト用の2つの材料）とシリコンで作られたPVミニモジュールをテストしました。効率は劣りますが、より手頃でありふれた素材です。

研究者たちは、センチメートル幅のモジュールを白色LEDの下に配置し、外部光源を遮断するために不透明なブラックボックス内に収容しました。 LEDは、実験期間中、明るい部屋の光レベルに匹敵する1000ルクスの固定強度で光を生成しました。 シリコンおよびGaAsPVモジュールの場合、屋内光への浸漬は太陽光よりも効率が悪いことがわかりましたが、GaInPモジュールはLEDの下で太陽光よりもはるかに優れた性能を発揮しました。 GaInPモジュールとGaAsモジュールはどちらも、屋内でシリコンを大幅に上回り、シリコン&＃39の9.3％の電力変換効率と比較して、LEDライトのそれぞれ23.1％と14.1％を電力に変換しました。

研究者にとって当然のことながら、ランキングは、モジュールが半分充電された4.18ボルトのバッテリーを満たすのにかかる時間を計った充電テストでも同じでした。シリコンは最後に1を超えるマージンで入っていました。 1日半。

チームは、シリコンモジュールが、一流の競合他社に比べてパフォーマンスが低いにもかかわらず、需要の少ないIoTデバイスを実行するのに十分な電力を生成できるかどうかを知ることに興味を持っていたとShore氏は述べています。

次の実験で選択したIoTデバイスは、シリコンPVモジュールに接続した温度センサーで、LEDの下にもう一度配置しました。 センサーをオンにすると、研究者たちは、シリコンモジュールのみを搭載した近くのコンピューターに温度測定値をワイヤレスで送ることができることを発見しました。 2時間後、彼らはブラックボックスのライトをオフにし、センサーは動作し続け、バッテリーは充電にかかった速度の半分で消耗しました。

& quot;ミニモジュールの効率が低くても、ワイヤレスセンサーが消費するよりも多くの電力を供給できることがわかりました。& quot; ショアは言った。

研究者&＃39; 調査結果は、屋外PVモジュールにすでに遍在している材料が、低容量バッテリーを備えた屋内デバイスに再利用できることを示唆しています。 この結果は、24時間点灯している商業ビルに特に当てはまります。 しかし、PVを動力源とするデバイスは、1日を通して断続的に点灯するだけのスペースや、夜間に遮断されるスペースでどれだけうまく機能するでしょうか。 そして、外から差し込む周囲光はどのくらいの要因になるでしょうか？ 結局のところ、家やオフィススペースは&＃39; tブラックボックスではありません。

チームは、最初にNIST &＃39;のネットゼロエネルギー住宅試験施設に光測定装置を設置して、平均的な住居であるショアで1日を通して利用できる光を理解することにより、両方の質問に取り組むことを計画しています。言った。 次に、彼らは&＃39;ラボでネットゼロの家の照明条件を複製して、住宅のシナリオでPV駆動のIoTデバイスがどのように機能するかを調べます。

データをコンピューターモデルに供給することは、特定のレベルの光が与えられた場合に、PVモジュールが屋内で生成する電力量を予測するためにも重要です。これは、テクノロジーを費用効果の高い方法で実装するための重要な機能です。

& quot;私たち&＃39;常に照明をつけています。コンピューター化された商業ビルや住宅に向かって進むにつれて、PVは無駄な光エネルギーの一部を収穫し、エネルギー効率を向上させる方法になる可能性があります。 、& quot; ショアは言った。

ストーリーソース：

材料によって提供された米国国立標準技術研究所（NIST）.注：コンテンツは、スタイルと長さを編集できます。