Solcell för inomhusbruk kan driva framtidens sensorer

2020-03-05 Slussen Building Services

https://slussen.azureedge.net/image/353/uu.jpg
Färgämne-kombinationen för de nya solcellerna är optimerad för att absorbera mycket ljus vid synliga våglängder. Foto: Marina Freitag

En framtid med fler uppkopplade prylar hemma och i jobbet ställer nya krav på att enheter och sensorer ska kunna fungera helt utan elsladdar eller batterier. I en ny artikel, publicerad i den vetenskapliga tidskriften Chemical Science, presenterar en forskargrupp vid Uppsala universitet en ny sorts färgämnessolceller för inomhusbruk som drivs av ljuset från lysrör och LED-lampor.

Internet of Things, eller IoT, är ett växande nätverk av elektroniska enheter och sensorer som är uppkopplade till internet. Forskare uppskattar att runt 75 milliarder av IoT-sensorer kommer att reglera många aspekter av vårt liv vid år 2025, varav en stor del kommer att sättas upp inomhus. För att kunna installeras på ett hållbart sätt måste IoT-sensorerna bli autonoma, dvs de ska fungera helt utan batterier eller elsladdar. Därför måste en lokal energikälla hittas som kan försörja sensorerna med energi - även inomhus.

Mot detta mål har ett forskarlag under ledning av Marina Freitag vid institutionen för kemi, Uppsala universitet, utvecklat nya solceller för inomhusbruk som kan omvandla upp till 34 procent av synligt ljus till elektricitet för att driva ett brett utbud av olika IoT-sensorer. Forskargruppen har designat färgämnessolceller baserade på en elektrolyt med koppar-komplex med mycket lovande resultat, vilket gör dem idealiska för att skörda inomhusbelysning från lysrör och lysdioder (LEDs). Färgämne-sensitiserade solceller, eller dye-sensitized solar cells, visar med de nya resultaten bättre verkningsgrader än vanliga kisel- och även GaAs-solceller vid låg ljusintensitet.

De senaste resultaten är ett stort steg mot hållbara sensorer som till exempel kan användas på kontor, i växthus, och inom lagring och transport.

– Genom att känna till spektrumet av ljuset som sensorerna kommer att placeras i kan vi välja färgämnen som absorberar just dessa våglängder. Då omvandlar solcellerna en större mängd energi än om man har statiskt utvecklade solceller. Samtidigt håller solcellerna en hög spänning, vilket är mycket viktigt när de ska driva elektroniska enheter, säger Marina Freitag.

Tillsammans med Tekniska Universitetet i München har forskarna dessutom utvecklat ”anpassande energiförbrukning” för ljusdrivna sensorer. Det innebär att de ljusdrivna sensorerna anpassar sin energiförbrukning efter ljusintensiteten, i motsats till motsvarande sensorer som drivs av batteri. På så sätt minskas energiförluster under lagring samt avfall från batterier. Solcellerna bidrar därmed till en förbättrad och hållbar utveckling av IoT.

I framtiden förväntas miljarder autonoma IoT enheter, drivna av inomhus-solceller, att hjälpa till med informationsutbyte mellan såväl människa och maskin som mellan maskin och maskin. De nya avancerade sensorerna kommer dessutom att installeras i nya robotar och större autonoma sensorsystem som utvecklas i dagsläget.

– Solceller utvecklade för optimala egenskaper i låg ljusintensitet inleder ett nytt kapitel för sensorelektroniken. Vi kan äntligen använda en energikälla som hittills nästan inte rörts. Kombinationen av hög verkningsgrad, låga kostnader och icke-hälsoskadliga material är nyckeln till hållbara IoT-nätverk, säger Marina Freitag.


 Dela     Tillbaka  

Forskningsprojekt ska underlätta att leva energieffektivt

2025-09-17

Nu har sju nya projekt fått finansiering i Energimyndighetens forsknings- och innovationsprogram Design för energieffektiv vardag. Projekten ska bidra till att göra det enklare att leva energieffektivt och bidra till ett mer hållbart samhälle.


Allmän Energieffektivisering Utbildning & FoU

Undersöker hur hushållen kan minska vattenanvändningen

2025-09-15

Projektet Drop it vill öka kunskapen och hjälpa svenskar att minska vattenförbrukningen.


Vatten & avlopp (yttre VA) Utbildning & FoU

ExpoVärmeKyla till södra Sverige

2025-09-12

23-25 september besöker ExpoVärmeKyla i tur och ordning Helsingborg, Malmö och Karlskrona. Det bjuds på utställning, föreläsning, lunch och mingel.


Värme Kyla

Lindinvent firar 30 år!

2025-09-11

Ventilationsföretaget Lindinvent firar 30 år med öppet hus på sitt huvudkontor och filialer. Slussen.biz besökte firandet på kontoret i Solna.


Ventilation Arbetsmarknad

Fjärrvärmepriserna fortsätter uppåt

2025-09-10

Fjärrvärmepriserna i Sverige har i genomsnitt ökat med 9,2 procent det senaste året. Det visar den senaste kartläggningen från Nils Holgerssongruppen, där kostnaderna för fjärrvärme i landets kommuner jämförs.


Värme Utbildning & FoU

Stockholms första upprustade specialskyddsrum är klart

2025-09-10

Nu är det första upprusade specialskyddsrummet i Igeldammsgaraget i Stockholm färdigt. Myndigheten för samhällsskydd och beredskap (MSB) har utfört moderniseringar som gör att utrymmet kan inrymma 1200 personer de kommande 30 åren.


Allmän Brand & säkerhet Referensprojekt

Vedeldning största källa till små hälsoskadliga partiklar

2025-09-09

Vedeldning är den största utsläppskällan i Sverige till små hälsoskadliga luftföroreningar, så kallade PM2,5 enligt IVL Svenska Miljöinstitutet.


Allmän Utbildning & FoU Hållbarhet (social, ekonomisk och ekologisk)

Myndigheter kräver sällan skäliga arbetsvillkor

2025-09-09

Myndigheter ska ställa krav på skäliga arbetsvillkor i vissa upphandlingar. Riksrevisionens granskning visar att detta sällan sker, och att myndigheterna därmed riskerar att bidra till lönedumpning, dåliga arbetsvillkor och osund konkurrens.


Allmän Brand & säkerhet Arbetsmarknad Hållbarhet (social, ekonomisk och ekologisk)

Hjälp oss bli bättre och nå nya höjder

2025-09-08

Slussen.biz står vi inför en viktig resa. En större ombyggnad väntar, och den ger oss en chans att inte bara förändra, utan förbättra – för alla våra kunder och användare. Hjälp oss genom att klicka vidare och besvara våra enkäter.....


Allmän

39 gotländska föreningar får stöd till energieffektivisering

2025-09-05

Efter en tuff vinter 2022 med inflation och ökade elpriser satsade Region Gotland extra för att stötta det lokala föreningslivet.


Allmän Energieffektivisering