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富士通成功开发光热复合式能源采集组件
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2011年02月09日 星期三

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富士通(Fujitsu)最近成功开发一种高科技手镯式的发电装置,可同时利用太阳能及用户的体温来发电,让随身能源技术往前迈进一大步。据了解,这种手镯并无任何电线或替换式的电池,完全依赖体热及太阳能来提供电源。富士通计划根据这个原型发电机进一步研发,希望可在2015年前把这项能源技术应用在各类産品上。

据了解,产业界对应用各类能源采集装置作为下一代能源的兴趣越来越浓厚。富士通指出,能源采集是从四周环境收集能源的过程。传统的电力提供方式是以发电厂或电池供电,需要接驳电线或更换电池。近年利用光、震荡、热、无线电波等各式各样的环境能源的构思日渐受欢迎,并发展出多项利用上述不同资源来发电的方法。

目前富士通实验所已经成功开发出一种有机物质,适合同时用于太阳能及热电式的发电装置上。这种有机物质具有高发电效能,在光合模式时,即使室内微弱光线也可产生电能,并可经由热电模式发电。由于这有机物质及其处理成本并不昂贵,故可大幅降低生産成本。富士通相信这技术最终将惠及医疗产业,因为这类发电组件可用来为各种小型的救生器材提供电力。

目前虽然有不少可收集能量的装置可以将光、热和动能转换为电能,但富士通这款复合式能源装置中的能源采集系统,除了可以生成电量之外,也可同时为自己充电。而且相对于一般的能源收集器,这款产品可吸收转换光和热两种能量,大大改进了能量的采集效率。

此次富士通所开发的采集器,是透过布线连接数个n型和p型有机半导体组件,最大特色在于采集器组件皆以同一类材料所制成。在组件并联时可作为太阳能电池,串联时则能发挥热电转换组件的功能。两种功能并不能同时运作,电路上则安装有开关,方便在串联及并联间切换。至于组件所采用的材料,n型半导体为PCBM,p型半导体为P3HT,这些原本都是有机太阳能电池和热电转换组件所使用的材料。虽然同一种组件无法同时让两种功能运作,但富士通透过改变布线的连接方法,来达到两种不同发电功能一体化的目标。在太阳能电池与热电转换组件一体化之后,不仅可增加发电机会,还可以大幅降低制造成本。

目前全球也有许多厂商积极发展结合不同发电单元的混合发电组件,但几乎都是单纯层迭两种发电组件的方式。过去比利时的IMEC,从2008年就开始发展结合硅太阳能电池和碲化铋(BiTe)热电转换的混合发电组件。但相比之下,富士通研究所开发的方法,能有效降低制造成本至十分之一。主要原因在于采用有机材料,因此制造成本低廉。至于环保方面,普通热电转换组件多使用具有毒性的稀有金属碲(Te),相较之下,有机材料对于环境将更友善。

富士通还指出,有机材料的另一向优势,是能将重量降至五分之一。这对于医疗用途将非常重要,特别是健康医疗器材用的传感器,让用户感觉不到有物品贴在身上的轻薄感将是产品成败的关键,这让组件的重量也成为厂商竞争的关键。

对于能源采集来说,用户希望能根据所处的情况,选择最适合的能源,并提高发电效率。富士通为了满足用户的需求,才会特别开发这种自动选择将光能(太阳光)或者热能(透过温度差)转换成电力的混合发电组件,并透过有机材料制作。未来无论是光能或热能均能发电,能撷取的能量也大大增加。这种产品未来将优先应用于健康医疗用传感器的电力来源。例如将1公分见方的无线传感器贴在手腕上来检测身体状态,并将数据发送给手机等无线装置。富士通的目标是2015年达到商用化。

關鍵字: 能源采集  Energy Harvesting  富士通 
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