| 用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最佳光伏技術(shù)[] |
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美國(guó)科學(xué)家評(píng)估了三種不同的光伏技術(shù)——GaInP、GaAs和硅用于為無線溫度傳感器供電的情況，發(fā)現(xiàn)硅太陽能組件性能最低，并建議將其用于低電力需求的設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）指的是任何嵌入技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)外部環(huán)境和自身內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行通信和感知或交互的物理對(duì)象網(wǎng)絡(luò)。在這類網(wǎng)絡(luò)中使用的設(shè)備大多是無線傳感器、控制系統(tǒng)，以及用于家庭和建筑自動(dòng)化的技術(shù)，而所有這些都要求智能、高效且廉價(jià)的電力形式。
美國(guó)商務(wù)部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）的科學(xué)家們測(cè)試了三種不同的太陽能組件技術(shù)為無線溫度傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電的能力。
該研究小組特別測(cè)試了由12塊獨(dú)立的2cm×2cm的太陽能電池制成的三種專為低光能采集所定制的微型組件，它們分別采用硅、磷化鎵銦（GaInP）和砷化鎵（GaAs）材料。這三種組件的電力轉(zhuǎn)換效率分別為9.3%、23.1%和14.1%。
他們使用這些電池板來給為傳感器供電的低容量電池充電，并“對(duì)所有三種電池技術(shù)，都采用三塊電池串聯(lián)，再四列電池并聯(lián)的形式，以便提供滿足充電電路的最低電壓要求的電壓，容納電池的基板采用一塊印刷電路板（PCB），每塊電池都有一對(duì)鍍金銅觸點(diǎn)。”
這些組件被放置在一個(gè)暖白色發(fā)光二極管（LED）下方，并置于一個(gè)阻擋外部光源的不透明黑箱里面。LED發(fā)光強(qiáng)度固定為1000勒克斯，相當(dāng)于一個(gè)光線充足的房間里的光線水平。可充電鋰離子電池的最大充電電壓為4.2V，標(biāo)稱充電容量為40mAh，設(shè)計(jì)工作電壓為3.6V。這個(gè)美國(guó)研究小組描述說，“電路設(shè)計(jì)為帶有一個(gè)電容，用于在輸出引腳提供突發(fā)電流，從而為電池充電。”
測(cè)量結(jié)果顯示，GaInP電池板能夠?yàn)殡娐诽峁┳畲蠊β剩_(dá)到3.05mW，而GaAs和硅面板分別只有1.34mW和1.36mW。GaInP組件也能夠在最短時(shí)間內(nèi)完成電池充電，領(lǐng)先于GaAs和硅組件。
盡管硅面板的效率表現(xiàn)不佳，但研究小組決定對(duì)它進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，因?yàn)楣杳姘迮c其他兩種技術(shù)相比成本更低。他們嘗試了解這種設(shè)備是否可能適用于低電力需求的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。他們將硅微型組件與一個(gè)功率要求較低的無線溫度傳感器相連，并置于與之前實(shí)驗(yàn)相同的照明條件下，傳感器被打開后，會(huì)由光伏面板供電，并能將溫度讀數(shù)無線傳送至附近的一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
兩小時(shí)后他們關(guān)掉黑箱內(nèi)的光源，保持傳感器繼續(xù)運(yùn)行。在這個(gè)過程中，電池電量以其充電速度的一半被消耗掉。NIST研究員AndrewShore表示，“即便使用效率較低的微型組件，我們發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)匀豢梢蕴峁┍葻o線傳感器消耗量更多的電量。我們幾乎無時(shí)無刻不開著燈，隨著我們更多地走向計(jì)算機(jī)化的商業(yè)建筑和家居環(huán)境，光伏可能是收集被浪費(fèi)掉的部分光能，提高我們能源效率的一種方法。” |
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