Figur 1. a) Konceptuellt NIR-drivet självladdningssystem inklusive en flexibel CQD PV-modul och en interdigitatedly strukturerad LIB. b) Fotografiska bilder av ett konventionellt bärbart vårdarmband och en självladdande systemintegrerad bärbar enhet. Kredit:Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
När bärbara enheter växer fram, det finns många studier om trådlösa laddningssystem. Här, ett KAIST -forskargrupp har utvecklat en permanent, trådlös självladdningsplattform för bärbar elektronik med låg effekt genom att omvandla nära-infrarött (NIR) bandstrålning till elektrisk energi. Denna nya teknik kan tillämpas på flexibla, bärbara laddningssystem utan att behöva några tillbehör.
Kolloidala kvantprickar (CQDs) är lovande material för tillverkning av halvledare; särskilt, PbS-baserade CQD har lätt optisk avstämning från det synliga till det infraröda våglängdsområdet. Därav, de kan appliceras på olika enheter, som belysning, solceller (PV), och fotodetektorer.
Kontinuerlig forskning om CQD-baserade optoelektroniska enheter har ökat deras effektomvandlingseffektivitet (PCE) till 12 procent; dock, tillämpliga fält har ännu inte hittats för dem. Under tiden, bärbara elektroniska enheter möter vanligtvis problemet med obekväma laddningssystem eftersom användare ständigt måste ladda batterier anslutna till en energikälla.
Ett gemensamt team ledd av professor Jung-Yong Lee från Graduate School of Energy, Miljö, Vatten och hållbarhet och Jang Wok Choi från Seoul National University beslutade att tillämpa CQD PV, som har hög kvanteffektivitet i NIR-band till självladdningssystem på bärbara enheter.
De använde en stabil och effektiv NIR-energiomvandlingsstrategi. Systemet bestod av en PbS CQD-baserad PV-modul, ett flexibelt interdigiterat litiumjonbatteri, och olika typer av NIR-transparenta filmer.
Figur 2. Illustration av CQD PV:s struktur och prestanda för den trådlösa självladdningsplattformen. Kredit:Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Teamet tog bort det befintliga batteriet från det redan kommersialiserade bärbara sjukvårdsarmbandet och ersatte det med det föreslagna självladdningssystemet. De bekräftade att systemet kan appliceras på en bärbar enhet med låg effekt via NIR-bandet.
Det har funnits många plattformar som använder solbestrålning, men den nyutvecklade plattformen har fler fördelar eftersom den gör att konventionella enheter är mycket bekvämare att bära och laddas enkelt i vardagen med hjälp av olika bestrålningskällor för konstant laddning.
Med denna aspekt, den föreslagna plattformen underlättar mer flexibla konstruktioner, som är den viktiga komponenten för faktisk kommersialisering. Det säkerställer också högre fotostabilitet och effektivare än befintliga strukturer.
Professor Lee sa, "Genom att använda NIR-bandet, vi föreslog ett nytt tillvägagångssätt för att lösa problem med laddningssystem för bärbara enheter. Jag tror att denna plattform kommer att bli en ny plattform för energiomvandling och att dess tillämpning kan utökas ytterligare till olika områden, inklusive mobiler, IoT, och drönare."
