利用近红外和量子点技术的无线自充电系统，助力可穿戴设备
2018-10-13 13:26:15 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，日前，韩国科学技术院研究团队已开发出可用于低功耗可穿戴电子设备的永久型无线自充电平台，该平台可将近红外（NIR）波段辐射转换为电能。这种新型技术无需任何附属装置辅助，可直接应用于柔性可穿戴充电系统。
随着可穿戴设备的兴起，许多关于无线充电系统的研究随之产生。据麦姆斯咨询报道，日前，韩国科学技术院（Korea Advanced Institute of Science and Technology，简称KAIST）研究团队已开发出可用于低功耗可穿戴电子设备的永久型无线自充电平台，该平台可将近红外（NIR）波段辐射转换为电能。这种新型技术无需任何附属装置辅助，可直接应用于柔性可穿戴充电系统。
胶体量子点（Colloidal-quantum-dots，CQDs）是制造半导体的理想材料，尤其是PbS胶体量子点具有从可见光到红外波段的光学可调性。因此，它可应用于如照明、光伏发电（photovoltaics，PVs）和光电探测器等各类设备。
基于胶体量子点光电器件的持续研究已经将其能量转换效率（power conversion efficiency，PCE）提高到12%，然而，目前还未寻找到适用领域。与此同时，可穿戴电子设备面临着充电系统不方便的问题，这是由于用户必须不断地连接电源充电，设备才能正常使用。
来自能源、环境、水和可持续发展研究生院（EEWS）的Jung-Yong Lee教授与韩国国立首尔大学的Jang Wok Choi共同领导的联合研究团队决定，将NIR波段具有高量子效率的胶体量子点光伏发电（CQD PVs）技术应用于可穿戴设备上的自充电系统。
来自能源、环境、水和可持续发展研究生院（EEWS）的Jung-Yong Lee教授
研究者们实施了稳定且高效的NIR能量转换策略。该系统是由基于PbS胶体量子点光伏发电模块、柔性梳状锂离子电池和各类型NIR透明薄膜共同组成。
该团队将现有的电池从已经商业化的可穿戴医疗保健手镯中移除，并将其替换为推荐的自充电系统。他们证实，凭借在NIR波段的优势，该系统可应用于低功耗可穿戴设备。
图1 图a为NIR驱动的自充电概念系统，包含柔性CQD PVs模块和梳状结构锂离子电池；图b为传统可穿戴健康手表和集成了自充电系统的可穿戴设备的照片
目前存在众多利用太阳能辐射的平台，但相比较而言，该款新开发的平台拥有更多优势：由于它可以利用多种辐射源来持续充电，因此可让传统设备在日常生活中佩戴和充电更加舒适。
基于该特点，该款推荐的平台有助于更灵活的设计，这是目前商业化的重要条件之一。同时它还能保证比现有平台更具光稳定性和更高的效率。
Lee教授说：“通过利用NIR波段，我们提出了这种解决可穿戴设备充电系统问题的新方法。我相信，该平台将成为新型能源转换平台，它的应用可进一步扩展到包括手机、IoT和无人机在内的各类领域。”
图2 CQD PVs结构的图解和无线自充电平台的性能说明
这项研究由Se-Woong Baek博士和Jungmin Cho硕士于5月11日发表于Advanced Materials杂志。
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