Desde los sistemas de seguridad domésticos conectados a wifi hasta inodoros inteligentes, el IoT aporta personalización y comodidad a los dispositivos que ayudan a administrar los hogares, pero eso conlleva cables eléctricos enredados o baterías que deben ser reemplazadas. Los investigadores de la American Chemical Society (ACS) Applied Energy Materials han llevado la tecnología de paneles solares al interior para alimentar dispositivos inteligentes. Muestran qué sistemas fotovoltaicos (PV) funcionan mejor bajo LED de color blanco frío, un tipo común de iluminación interior.
Las luces interiores suelen emitir luz desde una región más estrecha del espectro, en comparación con la luz solar, que comprende luz ultravioleta, infrarroja y visible. Los científicos han encontrado formas de aprovechar la energía de la luz solar mediante paneles solares fotovoltaicos, pero esos paneles no están optimizados para convertir la luz interior en energía eléctrica. Algunos materiales fotovoltaicos de próxima generación, incluidos minerales de perovskita y películas orgánicas, se han probado con luz interior, pero no está claro cuáles son los más eficientes para convertir la luz no natural en electricidad.
Tecnologías fotovoltaicas para alimentar los dispositivos IoT
Los investigadores de la ACS compararon una gama de diferentes tecnologías fotovoltaicas bajo el mismo tipo de iluminación interior. Los investigadores obtuvieron ocho tipos de dispositivos fotovoltaicos, que van desde el tradicional silicio amorfo hasta tecnologías de película delgada, como las células solares sensibilizadas con colorantes. Midieron la capacidad de cada material para convertir la luz en electricidad, primero bajo luz solar simulada y luego bajo una luz LED blanca fría.
Las células fotovoltaicas de fosfuro de galio e indio mostraron la mayor eficiencia bajo luz interior, convirtiendo casi el 40% de la energía luminosa en electricidad. Como esperaban los investigadores, el rendimiento del material que contiene galio bajo la luz solar fue modesto en comparación con los otros materiales probados debido a su gran banda prohibida.
Un material llamado silicio cristalino demostró la mejor eficiencia bajo la luz solar, pero fue promedio bajo luz interior. Por su parte, el fosfuro de galio e indio aún no se ha utilizado en células fotovoltaicas disponibles comercialmente, pero este estudio apunta a su potencial más allá de la energía solar, según los investigadores.
Sin embargo, los materiales que contienen galio son caros y pueden no servir como un producto masivo viable para alimentar sistemas domésticos inteligentes. Por el contrario, las células fotovoltaicas de película orgánica y mineral de perovskita son menos costosas y no tienen problemas de estabilidad en condiciones de iluminación interior. Además, en el estudio, los investigadores identificaron que parte de la energía de la luz interior producía calor en lugar de electricidad, información que ayudará a optimizar los futuros fotovoltaicos para alimentar dispositivos interiores.