Uso de tecnología solar para alimentar dispositivos inteligentes en interiores

Un material ya omnipresente en los módulos fotovoltaicos para exteriores podría reutilizarse para dispositivos de interior con baterías de baja capacidad.

Los investigadores probaron módulos solares en miniatura hechos de tres materiales diferentes bajo luz artificial. Los módulos estaban hechos (de izquierda a derecha) de silicio, arseniuro de galio y fosfuro de indio y galio. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD

Células solares o fotovoltaicas (PV) fijados a los tejados convierten la luz del sol en electricidad. Traer esa tecnología en el interior podría impulsar aún más la eficiencia energética de los edificios y energizar equipos de tecnología inalámbrica inteligente tecnologías como detectores de humo, cámaras y sensores de temperatura.

Un enfoque sencillo fue desarrollado para capturar la luz en interiores. Los investigadores probaron la carga interior capacidad de pequeños dispositivos fotovoltaicos modulares hecho de diferentes materiales y luego conectó la eficiencia más baja módulo —compuesto de silicio— para un sensor de temperatura inalámbrico. los Los resultados demuestran que el silicio módulo, absorbiendo sólo la luz de un LED, suministró más energía que el sensor se consume en funcionamiento. Esto sugiere que el dispositivo podría funcionar continuamente mientras las luces permanecen encendido, lo que acabaría con la necesidad de que alguien manualmente cambie o recargue la batería.

La mayoría de los edificios están iluminados por una mezcla de tanto el sol como las fuentes de luz artificial durante el día. Al anochecer, este último podría seguir suministrando energía a los dispositivos. Sin embargo, la luz de interiores comunes fuentes, como los LED, se extiende por un estrecho espectro de luz que las bandas más anchas emitida por el Sol y algunos rayos solares. Los materiales celulares son mejores para capturar estas longitudes de onda que otras.

Para averiguar exactamente cómo algunos diferentes materiales se apilarían, el equipo probó minimódulos fotovoltaicos hecho de fosfuro de galio indio (GaInP), arseniuro de galio (GaAs) — dos materiales orientados al LED blanco la luz, y el silicio, menos eficiente pero más asequible y común material. Los investigadores colocaron el módulos de centímetros de ancho debajo un LED blanco alojado dentro de un opaco caja negra para bloquear la luz externa fuentes. El LED produjo luz a una intensidad fija de 1000 lux, comparable a los niveles de luz en una habitación bien iluminada, para el duración de los experimentos. Para el módulos fotovoltaicos de silicio y GaAs, remojo en luz interior demostró ser menos eficiente que el sol pero el módulo GaInP funcionó mucho mejor bajo el LED que la luz del sol. Tanto el GaInP como el GaAs los módulos superaron significativamente al silicio en interiores, convirtiendo el 23,1% y el 14,1% de la luz LED en energía eléctrica, respectivamente, en comparación con el silicio 9.3% de eficiencia de conversión de energía.

Las clasificaciones fueron las mismas para una prueba de carga en la que cronometraron cuánto tiempo tomó los módulos para llenar una batería de 4,18 voltios media cargada, con el silicio llega último por un margen de más de un día y medio. los equipo estaba interesado en saber si el módulo de silicio, a pesar de su pobre rendimiento en relación con sus competidores de primer nivel, podría generar energía suficiente para ejecutar una baja demanda Dispositivo de Internet de las cosas (IoT).

El dispositivo IoT elegido para la experimento fue un sensor de temperatura que estaba conectado al módulo PV de silicio. Después de dos horas, apagaron el luz en la caja negra y el sensor continuó funcionando, su batería se estaba agotando a la mitad de la tasa que tardó en cargar. Los hallazgos de los investigadores sugieren que un material ya omnipresente en módulos fotovoltaicos al aire libre podría ser reutilizado para dispositivos de interior con baterías de baja capacidad. Los resultados son particularmente aplicables a edificios comerciales donde las luces están encendidas todo el día.