เทคโนโลยีเก็บพลังงานจากคลื่นวิทยุแบบโปร่งใส จากแสงแดดสําหรับอุปกรณ์ที่จ่ายไฟได้เอง

 

ในการพัฒนาครั้งใหญ่นักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์โปร่งใสที่สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจากทั้งคลื่นวิทยุและแสงแดดเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไร้สายที่หลากหลาย

"ในบทความนี้ ระบบเมตาพื้นผิวแก้ไขที่โปร่งใสทางแสง (RMS) ได้รับการออกแบบและตรวจสอบสําหรับการเก็บเกี่ยวพลังงานความถี่วิทยุ (RF) พร้อมกันในขณะที่ช่วยให้สามารถส่งแสงที่มองเห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ"

ระบบเก็บเกี่ยวพลังงานแบบดั้งเดิมมักมุ่งเน้นไปที่แหล่งพลังงานเดียว เช่น คลื่นความถี่วิทยุหรือพลังงานแสงอาทิตย์ แนวทางเดียวนี้นําเสนอข้อจํากัดโดยธรรมชาติ เนื่องจากความพร้อมของแหล่งพลังงานสิ่งแวดล้อมแหล่งเดียวอาจไม่ต่อเนื่องและคาดเดาไม่ได้

อย่างไรก็ตาม การศึกษาใหม่พยายามเอาชนะข้อจํากัดเหล่านี้โดยการพัฒนาอุปกรณ์ที่เก็บเกี่ยวพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพจากแหล่งที่อุดมสมบูรณ์และพร้อมใช้งานสองแหล่ง กลยุทธ์แหล่งพลังงานคู่นี้ช่วยเพิ่มการดักจับพลังงานและรับประกันแหล่งจ่ายไฟที่สม่ําเสมอและเชื่อถือได้มากขึ้น

การผลิตอุปกรณ์จากอิเดียมดีบุกออกไซด์ซึ่งเป็นวัสดุนําไฟฟ้าแบบโปร่งใสช่วยเพิ่มการใช้งาน คุณสมบัติของวัสดุนี้ช่วยให้สามารถรวมเข้ากับพื้นผิวและอุปกรณ์ต่างๆ ได้อย่างราบรื่นโดยไม่กระทบต่อความสวยงามหรือฟังก์ชันการทํางาน

"เครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานใช้อินเดียมดีบุกออกไซด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มองไม่เห็นในแสงที่มองเห็นได้" ผู้เขียน Liming Si กล่าวตามรายงานของวารสาร AIP

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้งานที่มีศักยภาพมีความหลากหลายตั้งแต่หน้าต่างและจอแสดงผลที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองไปจนถึงส่วนหน้าอาคารที่เก็บเกี่ยวพลังงานและส่วนประกอบของยานพาหนะ

"ระบบเมตาพื้นผิวการแก้ไขแบบโปร่งใสของเรามีข้อได้เปรียบที่แตกต่างเหนือเสาอากาศและเมตาพื้นผิวการเก็บเกี่ยวพลังงานทั่วไป รวมถึงการครอบคลุมมุมกว้าง การออกแบบที่มีรายละเอียดต่ํา ความไวต่อโพลาไรซ์ และความโปร่งใสทางแสงสูง" Si กล่าวเสริม

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวพลังงานนักวิจัยได้รวมวงจรเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่าที่ออกแบบมาเพื่อดักจับพลังงานภายในย่านความถี่ Wi-Fi 2.4 และ 5.8 GHz

ความถี่เหล่านี้ได้รับการคัดเลือกเนื่องจากความแพร่หลายในสภาพแวดล้อมการสื่อสารไร้สายที่ทันสมัยทําให้มั่นใจได้ว่ามีแหล่งพลังงานความถี่วิทยุที่สม่ําเสมอและพร้อมใช้งาน

"เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ อาร์เรย์ตัวดูดซับเมตาพื้นผิวโปร่งใสทางแสง (OTMA) ต้นแบบ 3 × 3 ได้รับการออกแบบ ประดิษฐ์ และวัดผล" การศึกษาเน้นย้ํา

การรวมเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานเข้ากับเซลล์แสงอาทิตย์ส่งผลให้กําลังขับสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเสริมฤทธิ์กันของแนวทางแหล่งกําเนิดคู่นี้

"ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า RMS ที่ประดิษฐ์ขึ้นมีประสิทธิภาพ RF เป็น DC ที่ 19.64% ที่ 2.4 GHz และ 7.92% ที่ 5.8 GHz ด้วยความโปร่งใสทางแสงที่น่าประทับใจ 80%" นักวิจัยยืนยัน

"นอกจากนี้ การทดสอบการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ยังแสดงให้เห็นว่าจุดพลังงานสูงสุดที่วัดได้สําหรับการเก็บเกี่ยวพลังงานไฮบริด RF/พลังงานแสงอาทิตย์นั้นสูงกว่าแผงโซลาร์เซลล์แผงเดียว 13.11%"

การพัฒนาอุปกรณ์เก็บเกี่ยวพลังงานแบบสองแหล่งที่โปร่งใสนี้ถือเป็นก้าวสําคัญในการตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของโลกที่เชื่อมต่อถึงกันมากขึ้น

ด้วยการเปิดใช้งานการรวมความสามารถในการเก็บเกี่ยวพลังงานเข้ากับพื้นผิวและอุปกรณ์ที่หลากหลายอย่างราบรื่นเทคโนโลยีนี้นําเสนอเส้นทางที่มีแนวโน้มไปสู่อนาคตที่ยั่งยืนและประหยัดพลังงานมากขึ้น