ソーラーテクノロジーを使用して屋内でスマートデバイスに電力を供給する

屋根に固定された太陽電池または太陽光発電（PV）セルは、太陽光を電気に変換します。そのテクノロジー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、煙探知器、カメラ、温度センサーなどのワイヤレススマートテクノロジーのスワスにエネルギーを与えることができます。

屋内で光を取り込むための簡単なアプローチが開発されました。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、次に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。結果は、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ています。これは、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。

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、チームは、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光を対象とした2つの材料）、およびシリコン（効率は低いが効率が低い）で作られたPVミニモジュールをテストしました。より手頃な価格でありふれた素材。研究者たちは、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された白色LEDの下にセンチメートル幅のモジュールを配置しました。 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％を電力に変換します。

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、シリコンが1日半以上のマージンで最後に来ました。チームは、シリコンモジュールが、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、需要の少ないモノのインターネット（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関心がありました。

実験用に選択されたIoTデバイスは、シリコンPVモジュールに接続され、LEDの下にもう一度配置された温度センサーでした。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で電力を供給されている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、センサーは動作を続け、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。

研究者の調査結果は、屋外のPVモジュールにすでに遍在している材料を、低容量のバッテリーを備えた屋内の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。