麻省理工正在开发用于物联网的光敏传感器

据外媒报道，麻省理工学院（MIT）的工程师正在开发一种方法，可以将不起眼的RFID标签变成用于物联网的光敏传感器。基于钙钛矿薄膜电池，目标是制造价格低廉，可与互联网连接的传感器，这种传感器无需电池或其他外部电源即可运行数月甚至数年。

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根据麻省理工学院的说法，专家预测，到2025年，物联网设备的数量将达到750亿台左右。无论这是否是一件好事，这确实意味着将会有很多传感器和其他收集数据的设备需要大量能量才能继续工作。

由于将所有这些设备都连接到电源上是不切实际的，并且不断更换数百万个微型电池的前景并不诱人，因此，麻省理工学院的研究人员设计了可以在日光下甚至昏暗的室内照明下运行的光伏版本。

这不是一个新主意。麻省理工学院Auto-ID实验室和麻省理工学院光伏研究实验室的研究人员承认，以前他们曾尝试过使用小型太阳能设备，但这些设备都依赖于传统的太阳能技术，该技术体积大，价格昂贵，不灵活且不能透明化。相比之下，钙钛矿电池便宜、可印刷、柔软、并且可以透视。

麻省理工学院的团队的方法是将钙钛矿电池与具有多个传感器的RFID标签合并在一起，这些传感器用于监视各种环境因素，例如温度和湿度。这些标签可以印制成卷，并带有光伏电池，甚至可以做成透明的，因此可以将它们安装在窗户玻璃上。他们还拥有纤巧的超高频天线，制造成本仅为几美分。

新的传感器标签的工作原理与通常用于标记零售商品的RFID标签相同。RFID标签本质上是没有电源的电子电路，但是当它位于正在传输无线电信号的读取器设备的范围内时，该标签会从反向散射效应中吸收能量-本质上，它是从无线电信号中获取电能的。。然后，它传输存储在标签芯片中的信息，从而使其可用于定价、盘点、安全、跟踪和其他应用。

问题在于，标签只能产生几微瓦的功率，并且只有在阅读器正在几米范围内扫描标签时才能产生。如果要用作实用传感器，则需要为它供电更长的时间。对于新标签，麻省理工学院的团队将钙钛矿夹在电极、阴极和特殊的电子传输层材料之间。这使工程师能够调整每个单元，使其在不同的光照条件下能够按需运行。然后将它们制成每个四个电池的模块，它们可以在直射的阳光下每个产生4.3伏特，并通过1.5伏特电路传输数据。

其他测试表明，这些电池在荧光灯下的效率最高可达21.4％，并且暴露于45分钟的光线下最多可以充电3个小时，从而使传感器标签能够连续几天监控室内和室外温度，同时连续五次连续传输数据，比传统的RFID标签要好。这将使一个读取器可以同时收集来自多个传感器的数据。

随着技术的成熟，团队将新标签视为数月甚至数年监视环境的一种方法，以防它们恶化到无法正常工作的程度。它们不仅可以用于温度监控，而且还可以用于货物跟踪、土壤监控和能源使用监控，因为它们已经扩展到可以测量湿度、压力、振动和污染的能力。

机械工程系博士后Ian Mathews说道：“我们使用的钙钛矿材料作为有效的室内光收集器具有不可思议的潜力。我们的下一步计划是使用印刷电子方法集成这些相同的技术，从而有可能实现极低成本的无线传感器制造，”

该研究发表在《先进功能材料》和《IEEE传感器》上。

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