Графенові сонячні елементи обіцяють довговічні автономні сенсорні мережі
Революційні технології: Графенові сонячні датчики як майбутнє автономних систем
Новаторська співпраця між Університетом Арканзасу та Університетом Мічигану відкриває нові горизонти в галузі альтернативної енергетики. Дослідники продемонстрували перший у світі приклад використання температурних датчиків, що працюють на графенових сонячних елементах, без потреби в традиційних батареях. Це відкриття спирається на видатні можливості графену зі збору енергії з різноманітних джерел, таких як сонячне світло, тепло, звук і механічна енергія.
Команда збудувала десятки графен-силіконових сонячних елементів, з’єднаних послідовно для збільшення напруги. Ці панелі здатні істотно заряджати бездротові накопичувачі, що дозволяє датчикам функціонувати автономно понад 24 години після лише декількох хвилин зарядки. Відсутність традиційних батарей значно подовжує термін експлуатації пристроїв, уможливлюючи створення датчиків, що можуть працювати десятиліттями без значних витрат на обслуговування.
Одним з ключових досягнень стала можливість зменшити вимоги до потужності датчиків до нановатів — це в тисячу разів нижче, ніж у багатьох сучасних пристроїв. Усунення блоків управління енергією та перехід на роботу виключно з накопичувачів енергії дозволили значно знизити енергетичні втрати. Ця ефективність робить їх незамінними для віддалених або складних умов, де обслуговування або заміна батарей часто неможливі.
Графен не тільки ефективний, але й надзвичайно міцний та гнучкий, що забезпечує фізичну гнучкість та міцність панелей. Це дозволяє створювати легкі, тонкі та більш стійкі сонячні елементи, які перевершують традиційні рішення, особливо в умовах недостатнього освітлення. Завдяки таким властивостям, графенові панелі знаходять своє застосування в Інтернеті речей (IoT), забезпечуючи довгостроковий розподілений моніторинг у сферах сільського господарства, кліматичних досліджень, управління інфраструктурою та промислової автоматизації.
Провідний фізик Університету Арканзасу Поль Тібао, який очолює графенову ініціативу, зазначає, що їх команда працює над інтеграцією додаткових енергозбиральних технологій, таких як кінетичні збори, у датчики. Завдяки фінансовій підтримці від Фонду WoodNext та значному комерційному інтересу від NTS Innovations, розглядаються шляхи до практичного впровадження цих інноваційних розробок.
Ці результати означають нову еру автономних датчиків здатних здійснювати критично важливий моніторинг без використання традиційних батарей. Потенціал такого технологічного прориву важко переоцінити – він обіцяє перетворення в багатьох галузях, від побутових технологій до промислових масштабів.
