Nové fotovoltické senzory pre internet vecí sú založené na RFID štítkoch
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 30. 9. 2019
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Inžinieri z MIT hľadajú spôsob, ako premeniť bežný RFID štítok na svetelný senzor vhodný pre ekosystém internetu vecí. S pomocou tenkých vrstiev minerálneho oxidu perovskitu je cieľom vytvorenie lacných senzorov pripojených na internet, ktoré dokážu pracovať mesiace alebo dokonca aj roky bez batérií.
Podľa odborníkov z MIT by mohol ekosystém internetu vecí obsahovať do roku 2025 až 75 miliárd zariadení a senzorov. Takéto obrovské množstvo by bolo určite nepraktické napájať z elektrickej siete, no ani predstava vymieňania malých batérií sa nejaví byť ako najefektívnejšie riešenie. Preto výskumníci z MIT navrhli fotovoltaické verzie senzorov, ktoré môžu byť napájané slnečným svetlom alebo dokonca aj umelých osvetlením.
Už predtým boli skúšané solárne zariadenia, ktoré sa spoliehali na konvenčnú fotovoltickú technológiu panelov, ktoré sú však drahé, neflexibilné a nemôžu byť transparentné. Na druhej strane perovskitové články sú lacné, flexibilné, dajú sa potláčať na povrch a môžu byť priehľadné. Tím vedcov preto zobral perovskitové články a zakomponoval ich do RFID štítkov, ktoré môžu byť vybavené viacerými senzormi pre monitorovanie rôznych faktorov okolitého prostredia, ako je teplota či vlhkosť. Tieto štítky s fotovoltickými článkami môžu byť hromadne tlačené z kotúčov a môžu byť dokonca priehľadné, aby sa dali pripevniť napríklad na sklo okna. Disponujú tiež vysokofrekvenčnými anténami, ktoré sú lacné na výrobu.
Nové senzorové štítky fungujú na rovnakom princípe ako klasické RFID štítky. Je to v podstate elektronický obvod bez zdroja energie, ktorý vyšle rádiový signál, keď sa dostane do dosahu čítacieho zariadenia. Získava teda zdroj energie zo samotného rádiového signálu a potom prenáša informácie z čipu vloženého v štítku. Problém je v tom, že takýto štítok môže produkovať iba niekoľko mikrowattov energie a to iba vtedy, keď ho z blízka sníma čítačka. Ak by sa mal používať ako praktický snímač, musí byť napájaný oveľa dlhší čas.
To bol aj dôvod, prečo tím z MIT v nových štítkoch vložil perovskit medzi elektródu, katódu a špeciálne materiály pre prenos elektrónov. To umožnilo inžinierom vyladenie každého perovskitového článku tak, aby pracoval podľa potrieb v rôznych svetelných podmienkach. Tie boli potom umiestnené do modulov po štyroch článkoch, z ktorých každý mohol vygenerovať 4,3 V na priamom slnečnom svetle a cez 1,5 V obvod prenášať údaje do vzdialenosti až 5 metrov.
Testy tejto technológie ukázali, že články dosahujú účinnosti až 21,4 percent pri umelom žiarivkovom osvetlení. Zistilo sa, že 45 minút vystavenia článkov svetlu ich môže nabiť až na tri hodiny. To umožní integrovaným senzorom v štítku monitorovať prostredie vo vnútri aj vonku počas niekoľkých dní. Okrem toho nepretržitý prenos údajov má až päťnásobný dosah, v porovnaní s bežnými RFID štítkami. To by mohlo umožniť jednej čítačke súčasne zbierať údaje z viacerých senzorov.
Tím tvrdí, že nové senzorové štítky s perovskitovými článkami by mohli monitorovať životné prostredie mesiace alebo dokonca aj roky. Ak by sa rozšírili ich schopnosti aj na meranie vlhkosti, tlaku, vibrácií a znečistenia, mohli by sa dať použiť napríklad i na sledovanie nákladu, monitorovanie pôdy či sledovanie spotreby energie.
