En un futuro en el que la mayoría de las cosas de nuestra vida cotidiana están conectadas a través de Internet, los dispositivos y sensores deberán funcionar sin cables ni baterías. En un nuevo artículo en Ciencia química , Investigadores de la Universidad de Uppsala presentan un nuevo tipo de células solares sensibilizadas con colorante que captan la luz de las lámparas de interior.

Internet de las cosas, o IoT, se refiere a una red de dispositivos físicos y aplicaciones conectadas a través de Internet. Se estima que para 2025, muchas facetas de nuestras vidas estarán mediadas a través de 75 mil millones de dispositivos IoT, la mayoría de los cuales se ubicarán en interiores. La instalación amplia de tales dispositivos de IoT requiere que los dispositivos se vuelvan autónomos, lo que significa que ya no deberían necesitar baterías o una conexión a la red para funcionar. Lograr esto, es crucial identificar una fuente de energía local de bajo mantenimiento que pueda proporcionar energía local a los dispositivos de IoT, especialmente en condiciones ambientales.

Hacia este objetivo, un equipo de investigación dirigido por Marina Freitag, profesor adjunto del Departamento de Química, Universidad de Uppsala, ha desarrollado nuevas células fotovoltaicas de interior que pueden convertir hasta el 34 por ciento de la luz visible en electricidad para alimentar una amplia gama de sensores de IoT. El equipo ha diseñado nuevas células fotovoltaicas sensibilizadas con colorante basadas en un electrolito de complejo de cobre, lo que los hace ideales para aprovechar la luz interior de lámparas fluorescentes y LED. Los últimos resultados prometedores establecen a las células solares sensibilizadas con colorante como líderes en la eficiencia de conversión de energía para condiciones de iluminación ambiental. superando el silicio convencional y las células solares fabricadas con materiales exóticos.

La investigación promete revolucionar la detección digital en interiores para invernaderos inteligentes, oficinas estantería, paquetes y muchos otros objetos cotidianos inteligentes para Internet de las cosas.

"Conocer los espectros de estas fuentes de luz permite sintonizar tintes especiales para absorber la luz interior. Mientras se generan grandes cantidades de energía, Estos fotovoltaicos de interior también mantienen un alto voltaje con poca luz, que es importante para alimentar dispositivos IoT, "dice Freitag.

En cooperación con la Universidad Técnica de Munich, los investigadores han diseñado además un sistema de "gestión de energía" adaptativo para sensores de IoT que funcionan con energía solar. A diferencia de sus homólogos con batería limitada, los dispositivos impulsados ​​por luz se alimentan inteligentemente de la cantidad de luz disponible. Las cargas de trabajo computacionales se ejecutan según el nivel de iluminación, minimizando las pérdidas de energía durante el almacenamiento y aprovechando así toda la energía luminosa al máximo de su disponibilidad. Combinando inteligencia artificial y aprendizaje automatizado, el sistema de células solares puede reducir así el consumo de energía, desperdicio de batería y ayuda a mejorar las condiciones generales de vida.

En el futuro, Los científicos esperan que miles de millones de dispositivos IoT autoalimentados por celdas solares interiores proporcionen de todo, desde información ambiental hasta comunicaciones entre humanos y máquinas y entre máquinas y máquinas. Estos sensores avanzados pueden mejorar aún más la próxima ola de robótica y sistemas autónomos actualmente en desarrollo.

"Los recolectores de luz ambiental proporcionan una nueva generación de dispositivos de IoT inteligentes y autoalimentados que funcionan con una fuente de energía que está en gran parte sin explotar. La combinación de alta eficiencia y bajo costo con materiales no tóxicos para la energía fotovoltaica en interiores es de suma importancia para la sostenibilidad de IoT, "dice Freitag.