Figura 1. a) Sistema concettuale di auto-ricarica basato su NIR che include un modulo FV CQD flessibile e un LIB strutturato interdigitato. b) Immagini fotografiche di un braccialetto sanitario indossabile convenzionale e di un dispositivo indossabile integrato nel sistema di ricarica automatica. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Con l'emergere di dispositivi indossabili, esistono numerosi studi sui sistemi di ricarica wireless. Qui, un gruppo di ricerca KAIST ha sviluppato un permanente, piattaforma di auto-ricarica wireless per l'elettronica indossabile a bassa potenza convertendo l'irradiazione della banda del vicino infrarosso (NIR) in energia elettrica. Questa nuova tecnologia può essere applicata a sistemi flessibili, sistemi di ricarica indossabili senza bisogno di allegati.
I punti quantici colloidali (CQD) sono materiali promettenti per la produzione di semiconduttori; in particolare, I CQD basati su PbS hanno una facile sintonizzabilità ottica dalla regione della lunghezza d'onda visibile a quella infrarossa. Quindi, possono essere applicati a vari dispositivi, come l'illuminazione, fotovoltaico (PV), e fotorivelatori.
La continua ricerca sui dispositivi optoelettronici basati su CQD ha aumentato la loro efficienza di conversione di potenza (PCE) al 12%; però, i campi applicabili non sono ancora stati trovati per loro. Nel frattempo, i dispositivi elettronici indossabili affrontano comunemente il problema di sistemi di ricarica scomodi perché gli utenti devono caricare costantemente batterie collegate a una fonte di energia.
Un team congiunto guidato dal professor Jung-Yong Lee della Graduate School of Energy, Ambiente, Water and Sustainability e Jang Wok Choi della Seoul National University hanno deciso di applicare i PV CQD, che hanno un'elevata efficienza quantica in banda NIR ai sistemi di autocaricamento su dispositivi indossabili.
Hanno impiegato una strategia di conversione dell'energia NIR stabile ed efficiente. Il sistema era composto da un modulo fotovoltaico basato su PbS CQD, una batteria flessibile agli ioni di litio interdigitata, e vari tipi di pellicole NIR-trasparenti.
Figura 2. Illustrazione della struttura dei PV CQD e delle prestazioni della piattaforma di auto-ricarica wireless. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Il team ha rimosso la batteria esistente dal braccialetto sanitario indossabile già commercializzato e l'ha sostituita con il sistema di autocaricamento proposto. Hanno confermato che il sistema può essere applicato a un dispositivo indossabile a bassa potenza tramite la banda NIR.
Ci sono state numerose piattaforme che utilizzano l'irradiazione solare, ma la piattaforma di nuova concezione presenta più vantaggi perché consente ai dispositivi convenzionali di essere molto più comodi da indossare e caricare facilmente nella vita di tutti i giorni utilizzando varie fonti di irradiazione per una ricarica costante.
Con questo aspetto, la piattaforma proposta facilita progetti più flessibili, che sono la componente importante per la commercializzazione effettiva. Garantisce inoltre una maggiore fotostabilità ed efficienza rispetto alle strutture esistenti.
Il professor Lee ha detto, "Utilizzando la banda NIR, abbiamo proposto un nuovo approccio per risolvere i problemi del sistema di ricarica dei dispositivi indossabili. Credo che questa piattaforma sarà una nuova piattaforma per la conversione dell'energia e che la sua applicazione può essere ulteriormente estesa a vari campi, compresi i cellulari, IoT, e droni."
