Chalcogenide Indoor Photovoltaics for Powering IoT Electronics

Seminari a càrrec del professor Robert Hoye de l'Oxford University.

RESUM:

L'Internet de les Coses (IoT) és un ecosistema en ràpid creixement format per milers de milions de dispositius intel·ligents connectats entre si a través del núvol, incorporant intel·ligència a les infraestructures. Però un desafiament important és la dependència d’aquests dispositius de les bateries com a font d’energia [1].

Les fotovoltaiques d'interior (IPV) són una alternativa prometedora, ja sigui subministrant energia directament als dispositius IoT o treballant en sinergia amb dispositius d’emmagatzematge d’energia. Actualment, les perovskites de plom-halur demostren l’eficiència de conversió d'energia (PCE) més alta, que s'apropa al 45% [2].

No obstant això, el contingut elevat de plom podria ser un obstacle per al seu ús en l'electrònica de consum. Aquesta conferència explora el desenvolupament de les IPV a partir de materials calcogenurs, centrant-se especialment en el nostre treball recent sobre Sb2S3 IPV [3].

Hem aconseguit un 17,55% de PCE amb llum d'interior, el més alt reportat fins ara per aquest material, i hem desenvolupat minimòduls de 5 cm² com a prototip per subministrar energia a un dispositiu multisensorial.

A continuació, discutirem les perspectives i els reptes de classes més àmplies de materials sense plom, així com la idoneïtat de la normalització de la mesura i la comunicació de les IPV.

[1] Pecunia, Occhipinti, Hoye, Adv. Energy Mater., 11, 2100698 (2021)
[2] Energy Environ. Sci., 17, 1637 (2024)
[3] Chen, …, Hoye, Zhou, Light Sci. Appl. DOI: 10.1038/s41377-024-01620-0; arXiv: 2406.06807 (2024)

-------------------

Seminar by Professor Robert Hoye from Oxford University.

ABSTRACT:

The Internet of Things (IoT) is a rapidly growing ecosystem of billions of smart devices connected together via the cloud, embedding intelligence into infrastructure. But a significant challenge is the reliance of these devices on batteries as the power supply [1].

Indoor photovoltaics (IPV) are a promising alternative, either directly powering the IoT devices, or working in synergy with energy storage devices. Lead-halide perovskites currently demonstrate the highest power conversion efficiency (PCE), now approaching 45% [2].

However, the high lead content could act as a barrier to use in consumer electronics. This talk explores the development of IPVs from chalcogenide materials, particularly focussing on our recent work Sb2S3 IPV [3].

We achieve 17.55% PCE under indoor lighting, the highest yet reported for this material, and develop 5 cm2 minimodules as a prototype to power a multisensory device. We next discuss prospects and challenges of broader classes of lead-free materials, as well as the suitability of standardisation of measuring and reporting IPV.

[1] Pecunia, Occhipinti, Hoye, Adv. Energy Mater., 11, 2100698 (2021)
[2] Energy Environ. Sci., 17, 1637 (2024)
[3] Chen, …, Hoye, Zhou, Light Sci. Appl. DOI: 10.1038/s41377-024-01620-0; arXiv: 2406.06807 (2024)