Это новое устройство основано на разнице температур между горячей и холодной сторонами. Разница температур может быть увеличена до 20,9 ° C, что намного выше, чем типичная разница температур от 1,5 до 4,1 ° C носимых термоэлектрических генераторов, приводимых в действие теплом тела.
Исследовательская группа ожидает, что их носимый солнечный термоэлектрический генератор предложит многообещающий способ дальнейшего повышения эффективности за счет увеличения разницы температур.Сбор энергии — это разнообразная область, охватывающая множество технологий, которые включают в себя процесс захвата небольших количеств энергии, которые в противном случае были бы потеряны в виде тепла, света, звука, вибрации или движения. Термоэлектрический генератор (ТЭГ) относится к устройству, которое преобразует отходящую тепловую энергию, такую как солнечная энергия, геотермальная энергия и тепло тела, в дополнительную электрическую энергию.
Значительно расширились исследования носимых термоэлектрических (ТЕ) генераторов, использующих разницу температур между теплом тела и окружающей средой. Однако одним из основных недостатков носимых технологий ТЭГ, обусловленных нагревом тела, было то, что такая разница температур составляет всего 1–4 градуса по Цельсию, и это препятствовало дальнейшей коммерциализации.
Исследовательская группа решила эту низкую разницу температур, с которой сталкиваются обычные носимые ТЭГ, установив локальный поглотитель солнечной энергии на подложке из PI. Поглотитель солнечной энергии представляет собой пятипериодную сверхрешетку Ti / MgF2, в которой структура и толщина каждого слоя были разработаны для оптимального поглощения солнечного света. Это увеличило разницу температур до 20,9 ° C, что является самым высоким значением среди всех носимых ТЭГ, о которых сообщалось на сегодняшний день.«Благодаря этому исследованию мы обеспечили десятикратное увеличение разницы температур по сравнению с обычными носимыми солнечными термоэлектрическими генераторами», — говорит Ён Су Чжон из Высшей школы материаловедения и инженерии UNIST. «Поскольку мощность генератора TE пропорциональна корню квадратному из разницы температур, с помощью этой технологии можно значительно увеличить мощность».
В этом исследовании профессор Чой и его команда разработали благородный носимый солнечный термоэлектрический генератор (W-STEG), объединив гибкие TE-ножки на основе BiTe и солнечные поглотители субмикронной толщины на полимидной (PI) подложке. Ножки TE были изготовлены с помощью дозирующей печати с краской, состоящей из порошков на основе BiTe, механически легированных, и спекающей добавки на основе Sb2Te3, диспергированной в глицерине. Они сообщают, что W-STEG, состоящий из 10 пар p-n ветвей, имеет напряжение холостого хода 55,15 мВ и выходную мощность 4,44 мкВт при воздействии солнечного света.
«Ожидается, что наш новый переносной STEG будет полезен в различных приложениях, например, в носимых электронных устройствах с автономным питанием», — говорит профессор Чой. «Это также послужит катализатором для дальнейшего улучшения будущего рынка носимых электронных технологий».