大連理工史彥濤組AFM：效率30.54%！所有光照條件的PSCs可用于無線物聯(lián)網(wǎng)自維持傳感器節(jié)點供電

目前，全球范圍內(nèi)共有170億個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，其中大多數(shù)依賴于電纜或電池供電。這種方式不僅維護成本高昂，而且在停電時還增加了數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。盡管能量收集技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但自給自足物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的廣泛部署仍受到穩(wěn)定、持續(xù)能源供應(yīng)缺乏以及能源效率有限的制約。為此，大連理工大學(xué)化學(xué)學(xué)院的史彥濤教授、銀冰教授及其團隊推出了一種全天候、自給自足的柔性節(jié)點（SSN）。該節(jié)點集成了鈣鈦礦太陽能電池模塊（FPSM），以確保穩(wěn)定供電。FPSM在室內(nèi)環(huán)境下的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達30.54%，能夠在從強烈戶外陽光到昏暗室內(nèi)LED照明的各種光照條件下提供可靠電力。

SSN配備了溫度和濕度傳感器，并采用低功耗Zigbee模塊進行無線數(shù)據(jù)傳輸。這一創(chuàng)新組合使得FPSM-SSN能夠24小時不間斷地進行室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測，并實現(xiàn)“室內(nèi)-室外-空中”環(huán)境的全面三維數(shù)據(jù)采集。更值得一提的是，F(xiàn)PSM-SSN還能根據(jù)溫度變化智能控制家用電器，充分展現(xiàn)了其在智能家居領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

此外，他們設(shè)計的這種物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點具有高度的靈活性和完全集成性，適用于所有光照條件。FPSM作為其核心供電組件，不僅在城市和家庭環(huán)境中表現(xiàn)出色，在室內(nèi)照明條件下效率高達30.54%，而且在各種光照條件下都能保持高功率轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，有效解決了自給自足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中能量收集不足的難題。

通過將FPSM與低功耗的SSN模塊相結(jié)合，并調(diào)整Zigbee通信頻率，他們實現(xiàn)了功耗的精細調(diào)節(jié)，從而確保了24小時不間斷的室內(nèi)溫度和濕度檢測。同時，Zigbee模塊的聯(lián)網(wǎng)能力使得FPSM-SSN能夠在各種環(huán)境中進行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和共享。

憑借其強大的無線傳輸能力和智能感知功能，F(xiàn)PSM-SSN系統(tǒng)不僅能夠智能感知溫度變化，實現(xiàn)智能家居的自動控制，還在智慧城市、自動化以及人機交互等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景。