可穿戴太阳能热电发电机的诞生

最近由UNIST材料科学与工程学院的Kyoung Jin Choi教授领导的一项研究引入了一种新的先进能量收集系统，该系统能够通过简单地连接到建筑物的衣服，窗户和外墙来发电。

这种新设备基于热侧和冷侧之间的温差。温差可高达20.9°C，远高于由体热驱动的可穿戴热电发电机的典型温差1.5至4.1°C。研究小组预计，他们的可穿戴太阳能热电发电机提出了一种通过提高温差来进一步提高效率的有希望的方法。

能量收集是一个包含许多技术的多样化领域，其中涉及捕获少量能量的过程，否则这些能量将作为热量，光，声音，振动或运动而丢失。热电发电机(TEG)是指将诸如太阳能，地热能和体热之类的废热能转换成额外电能的装置。

使用体热和周围环境之间的温差，可穿戴热电(TE)发电机的研究有了很大的增长。然而，由体热驱动的可穿戴TEG技术的主要缺点之一是这种温差仅为1-4摄氏度，这阻碍了进一步的商业化。

研究小组通过在PI基板上引入局部太阳能吸收器解决了传统可穿戴TEG所面临的这种低温差。太阳能吸收器是五周期Ti / MgF 2超晶格，其中每层的结构和厚度设计为最佳吸收太阳光。这使温差高达20.9°C，这是迄今为止报告的所有可穿戴TEG的最高值。

“通过这项研究，我们确保了温度差异，与传统的可穿戴太阳能热电发电机相比增加了10倍，”UNIST材料科学与工程研究生院的Yeon Soo Jung说。“由于TE发生器的输出与温差的平方根成正比，因此可以借助这项技术显着提高输出。”

在这项研究中，Choi教授和他的团队通过在聚酰胺(PI)基板上集成柔性BiTe基TE腿和亚微米厚的太阳能吸收器，设计了一种高贵的可穿戴太阳能热电发电机(W-STEG)。通过分配器印刷制备TE腿，所述油墨由机械合金化的BiTe基粉末和分散在甘油中的基于Sb2Te3的烧结添加剂组成。他们报告说，包含10对pn支路的W-STEG在暴露在阳光下时的开路电压为55.15 mV，输出功率为4.44μW。

“我们新的可穿戴式STEG预计可用于各种应用，例如自供电可穿戴电子设备，”Choi教授说。“它还将成为进一步改善未来可穿戴电子技术市场的催化剂。”