Neuartige photovoltaische Zelle erzielt hohe Effizienz bei Umgebungslicht
Forscher der Newcastle University in Großbritannien haben umweltfreundliche, hochwirksame photovoltaische Zellen entwickelt, die Umgebungslicht zur Stromversorgung von Geräten des Internet of Things (IoT) nutzen können. Die von Marina Freitag geleitete Forschungsgruppe der School of Natural and Environmental Sciences hat Farbstoff-sensibilisierten photovoltaischen Zellen basierend auf einem Kupfer(II/I)-Elektrolyten entwickelt. Diese photovoltaischen Zellen erreichen einen unerreichten Wirkungsgrad von 38 % und eine offene Klemmenspannung von 1,0 V bei 1000 Lux (Leuchtstofflampe). Die Zellen sind ungiftig und umweltfreundlich und setzen damit eine neue nachhaltige Energiequelle in Umgebungen frei.
Diese Forschung, die in einem Artikel in Chemical Science veröffentlicht wurde, hat das Potenzial, die Art und Weise zu revolutionieren, wie IoT-Geräte mit Strom versorgt werden, sie nachhaltiger und effizienter machen und neue Möglichkeiten in Branchen wie Gesundheitswesen, Fertigung und intelligente Stadtentwicklung eröffnen.
„Unsere Forschung markiert einen wichtigen Schritt in Richtung mehr Nachhaltigkeit und Energieeffizienz von IoT-Geräten“, sagte Freitag, die als Hauptermittlerin am SNES tätig ist. „Indem wir innovative photovoltaische Zellen mit intelligenten Energiemanagement-Techniken kombinieren, bereiten wir den Weg für eine Vielzahl neuer Geräteimplementierungen, die in verschiedenen Branchen weitreichende Anwendungen haben werden.“
Das Team führte auch eine bahnbrechende Energiemanagement-Technik ein, die auf künstlichen neuronalen Netzen mit langem Kurzzeitgedächtnis (LSTM) basiert. Diese Technik kann Veränderungen in den Einsatzumgebungen vorhersagen und die Rechenlast von IoT-Sensoren entsprechend anpassen. Dieses dynamische Energiemanagementsystem ermöglicht es, dass die Energieernte-Schaltung mit optimaler Effizienz arbeitet, um Leistungsverluste oder Stromausfälle zu minimieren.
Diese bahnbrechende Studie zeigt, wie die Synergie von künstlicher Intelligenz und Umgebungslicht als Energiequelle dazu beitragen kann, die nächste Generation von IoT-Geräten hervorzubringen. Zum Beispiel können energieeffiziente IoT-Sensoren, die von hochwirksamen photovoltaischen Zellen betrieben werden, ihre Energieverwendung dynamisch anhand von LSTM-Vorhersagen anpassen, was zu erheblichen Energieeinsparungen und reduzierten Netzwerkkommunikationsanforderungen führt.
Diese Geschichte wurde bearbeitet und übersetzt von Materials Today.
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