数万亿微型太阳能电池板如何为物联网供电？

它伴随着我们的生活方式的根本性进步。物联网，一个关于物件之间可以通过全球性网络点对点的概念，将在走出千家万户，老大你维持身体健康甚至查阅你冰箱中食物的数量。

这意味著到2020年将有上万亿的新型智能传感器加装在世界每个角落。但我们可以用什么给这些设备供电？　　在某些情况下，能量来源是显而易见的：冰箱或者交通信号灯中的传感器可以必要终端主电源提供能量。但对于像检测很远水库的水质，铁路线的裂缝，或者农家奶牛的身体健康及情绪等不道德的物质展开能源供应是很棘手的。

　　有机太阳能电池板也许是一个解决方案。它们价钱低廉，而且非常灵活性，无论微型传感器外形怎样都可以为其供电。它的单元大小可以做仅有两微米薄约只有人类头发宽度的1/50但却可以通过如此小的表面接管大量的光线。　　这些有机光伏电池（OPVs）不同于硅太阳能电池，因为它们可以几乎由类似的制备有机材料制作，这些材料经常吸附在诸如PET这样的廉价基板上，PET亦即用作软饮料瓶盖和食品包装袋上的一种聚酯材料。

并且上述这种类似材料更加重，更加灵活性，甚至可以调制成有所不同的颜色谁说道太阳能电池必需是显黑色的啦？　　用粉色太阳能板让你的家开朗一起　　最重要的是，只必须一天的时间，OPVs就能将它们所消耗的能量充满著，所用时间也就是人们所称的能量偿还债务时间，相比之下，一般来说的硅太阳能电池板花费的时间约是1到2年。　　有机光伏电池也可以加装至像屋顶瓦片或甚至衣物这样的三维表面。我与同事们在我们的近期研究中证明，这样的形式让它更加有效地的捕猎弥漫性或者弯曲的光线。也许这对于一个阳光明媚的国家内的太阳能农场并没过于大差异，但对于那些高纬度云量较多的地区效果就非常显著了。

　　并且，这样的转变对于物联网更加堪称是前沿的领导者。这数万亿个传感器只有少数一些不会正面朝上的放置在阳光之下；更好的是加装在光不能间接照射的方位。

微型有机太阳能电池将可以全天捕捉太阳能，甚至能放置在室内或者衣服上。　　不可否认这样的技术有极大的市场需求。万亿个传感器的概念乍看之下非常古怪，但细心考虑到我们所身处的现实，就以一台典型的智能手机为事例，就有用作诸如测光、温度、声音、认识、运动、方位、湿度等的数十个传感器。今年将有多达10亿台手机被卖出，所以仅有在这些手机上就有100亿个新的传感器。

当然，好比在智能手机上有智能传感器，它们还常用于个人护理，环境监测，安全性和运输领域上。　　无论清楚数字是多少，可以假设，未来将有更加多的传感器被加装用于，并且它们的复杂性和实用性将不会呈圆形几何级数快速增长。我和我在班戈大学（BangorUniversoty）的同事对于我们可以如何为它们供电十分感兴趣，这就是我们研究有机太阳能电池板的原因。　　可倾斜的电池板？有机太阳能电池板可以塑造成为能适应环境有所不同的表面或设备的形态。

　　虽然工程师总是尝试去通过更佳的设计，并企图让传感器在未用于时睡眠中来减少能源消耗，但低功耗的传感器每次测量仍须要消耗约3.5mW（毫瓦）的电。而质量更差的传感器所耗功率更加极大。

　　假设我们间隔一分钟展开一次测量，并且每次测量要花费30秒，而普通传感器每次测量实际消耗5mW，，那么这样一个普通传感器一年将消耗22Wh（瓦-时）。对于它自身而言，这并不是什么很大的损耗，意味着相等于你家的电视运营5分钟的功率。　　但将所有传感器损耗的能量全部相乘一起。

基于上述的单个传感器分析，1万亿个传感器每年将耗掉21,900千兆瓦时（千兆瓦-时）的电。这是一个数量难以置信的电网需求量，相等于几个普通核电站的牵头输入。并且，这当中还没算上处置和存储这些大量数据的数据中心所须要消耗的电能。

　　单个有机太阳能电池（左侧）可以绕行在一根人类头发丝上同时仍可以发电。　　的确，低功耗电子设备将被研发以用作减少这些传感器的能量必须。

但是从将来角度考虑到，许多传感器无法仅有依赖内部的电池供电，因为电池仅有受限的能量。尤其是对于众多放置在偏远地区，靠近电网或者没电源相连的智能传感器，这堪称一个显而易见的问题。　　因此我们必需建构可以从它们所处环境中取得能量的智能传感器，而有机太阳能电池技术则能在这一领域寻找其用武之地。

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