Algeng sólartækni getur knúið snjalltæki innandyra

Í hvert skipti sem þú kveikir ljós heima eða á skrifstofunni eyðirðu orku. En hvað ef að snúa ljósrofanum þýddi að framleiða orku líka?

Við hugsum venjulega um sólar-, eða ljósvökva (PV), frumur sem eru festar við þök, umbreyta sólarljósi í rafmagn, en að koma þeirri tækni inn innandyra gæti aukið orkunýtni bygginga enn frekar og virkjað hluta þráðlausrar snjalltækni eins og reykskynjara, myndavélar og hitastig. skynjara, einnig kölluð Internet of Things (IoT) tæki. Nú bendir rannsókn frá National Institute of Standards and Technology (NIST) til þess að einföld nálgun til að fanga ljós innandyra gæti verið innan seilingar. Rannsakendur NIST prófuðu hleðslugetu innanhúss lítilla eininga PV tækja úr mismunandi efnum og tengdu síðan lægstu skilvirknieiningunni - samsett úr sílikoni - við þráðlausan hitaskynjara.

Niðurstöður liðsins' birtar í tímaritinuOrkuvísindi& Verkfræði, sýna fram á að kísileiningin, sem gleypir aðeins ljós frá LED, gaf meira afl en skynjarinn sem notaður var í notkun. Þessi niðurstaða bendir til þess að tækið gæti keyrt stöðugt á meðan ljósin eru áfram kveikt, sem myndi eyða þörfinni fyrir einhvern til að skipta um eða endurhlaða rafhlöðuna handvirkt.

& quot;Fólk á þessu sviði hefur gert ráð fyrir að það'sé hægt að knýja IoT tæki með PV einingum til lengri tíma litið, en við höfum'ekki séð gögnin sem styðja það áður núna, svo þetta er svona fyrsta skrefið til að segja að við getum dregið það af," sagði Andrew Shore, NIST vélaverkfræðingur og aðalhöfundur rannsóknarinnar.

Flestar byggingar eru upplýstar af blöndu af bæði sólinni og gervi ljósgjafa á daginn. Í rökkri gæti hið síðarnefnda haldið áfram að veita tækjum orku. Hins vegar spannar ljós frá algengum uppsprettum innanhúss, eins og LED, þrengra ljósróf en breiðari böndin sem sólin gefur frá sér og sum sólarselluefni eru betri í að fanga þessar bylgjulengdir en önnur.

Til að komast að því nákvæmlega hvernig nokkur mismunandi efni myndu raðast saman, prófuðu Shore og samstarfsmenn hans PV mini einingar úr gallíum indíum fosfíði (GaInP), gallíum arseníði (GaAs) - tvö efni sem miða að hvítu LED ljósi - og sílikoni, a minna skilvirkt en hagkvæmara og algengara efni.

Rannsakendur settu sentímetra breiðar einingar undir hvítri LED, sem var í ógegnsæjum svörtum kassa til að loka fyrir utanaðkomandi ljósgjafa. Ljósdíóðan framleiddi ljós með föstum styrkleika upp á 1000 lúx, sambærilegt við ljósmagn í vel upplýstu herbergi, meðan tilraunirnar stóðu yfir. Fyrir sílikon- og GaAs PV-einingarnar reyndist það minna skilvirkt að liggja í ljósinu innandyra en sólskin, en GaInP-einingin virkaði mun betur undir ljósdíóða en sólarljósi. Bæði GaInP og GaAs einingarnar voru verulega betri en sílikon innandyra, umbreyttu 23,1% og 14,1% af LED ljósinu í raforku, í sömu röð, samanborið við 9,3% orkubreytingarskilvirkni kísils'.

Það kom rannsakendum ekki á óvart, röðunin var sú sama fyrir hleðslupróf þar sem þeir tímasettu hversu langan tíma það tók einingarnar að fylla hálfhlaðna 4,18 volta rafhlöðu, þar sem kísill kom síðastur með meira en einum mun. einn og hálfan dag.

Teymið hafði áhuga á að læra hvort kísileiningin, þrátt fyrir slæma frammistöðu miðað við keppinauta sína í efstu hillunni, gæti framleitt nægjanlegt afl til að keyra IoT tæki með lítilli eftirspurn, sagði Shore.

IoT tækið þeirra að velja fyrir næstu tilraun var hitaskynjari sem þeir tengdu við sílikon PV eininguna, settur aftur undir LED. Þegar kveikt var á skynjaranum komust rannsakendur að því að hann gat fært hitamælingar þráðlaust í tölvu í nágrenninu, knúin af kísileiningunni einni saman. Eftir tvær klukkustundir slökktu þeir ljósið í svarta kassanum og skynjarinn hélt áfram að keyra, rafhlaðan tæmdist um helmingi hraðar en það tók að hlaða.

& quot;Jafnvel með minna skilvirkri smáeiningu, komumst við að því að við gætum samt veitt meira afl en þráðlausi skynjarinn neytti," sagði Shore.

Rannsakendur' Niðurstöður benda til þess að efni sem þegar er alls staðar nálægt í PV einingum utandyra gæti verið endurnýtt fyrir innanhússtæki með rafhlöðum með litla afkastagetu. Niðurstöðurnar eiga sérstaklega við um atvinnuhúsnæði þar sem ljós eru kveikt allan sólarhringinn. En hversu vel myndu PV-knúin tæki ganga í rýmum sem eru aðeins kveikt með hléum yfir daginn eða slökkt á nóttunni? Og hversu mikill þáttur myndi umhverfisljós sem streymir inn að utan vera? Heimili og skrifstofurými eru'ekki svartir kassar þegar allt kemur til alls.

Teymið ætlar að takast á við báðar spurningarnar, fyrst með því að setja upp ljósmælingartæki í NIST's Net-Zero Energy Residential Test Facility til að öðlast skilning á því hvaða ljós er í boði yfir daginn í meðalbústað, Shore sagði. Síðan' munu þeir endurtaka birtuskilyrði nettó-núllhússins á rannsóknarstofunni til að komast að því hvernig PV-knúin IoT tæki standa sig í íbúðarhúsnæði.

Að gefa gögnum sínum inn í tölvulíkön mun einnig vera mikilvægt til að spá fyrir um hversu mikið afl PV einingar myndu framleiða innandyra miðað við ákveðið ljósmagn, lykilgetu fyrir hagkvæma útfærslu tækninnar.

& quot;Við'erum að kveikja á ljósunum okkar allan tímann og eftir því sem við förum meira í átt að tölvutækum atvinnuhúsnæði og heimilum gæti PV verið leið til að uppskera hluta af sóuninni ljósorku og bæta orkunýtingu okkar ," sagði Shore.

Uppruni sögunnar:

Efniútvegað afNational Institute of Standards and Technology (NIST).Athugið: Efni gæti verið breytt fyrir stíl og lengd.