שילוב תאים סולאריים עם אלקטרוניקה גמישה עבור טקסטיל חכם המופעל על ידי עצמי

טקסטיל חכם מייצג קפיצת שינוי בטכנולוגיה לבישת, מעבר לחיישנים מבוססי בד פשוט כדי לשלב מערכות אלקטרוניות המשולבות באופן מלא שיכולים לפקח על הבריאות, לשפר את התקשורת ולהתאים לתנאים סביבתיים.עם זאת, הגבלה מתמשכת הייתה ההסתמכות על סוללות חיצוניות, אשר מוסיפים רוב, דורשות טעינה תכופה, וליצור אתגרים של תאים סולאריים עם אלקטרוניקה גמישה ישירות על ידי הפעלת טקסטיל חכם המונע על ידי ניקוי עצמי של אנרגיה מתקדמת, אך לא רק כדי לספק תאים חשמליים גמישים, אלא גם מלוכדים, אלא גם ממכשירי חשמלאי חשמל מתקדמים, אך ורק כדי לספק.

המושג של טקסטיל חכם-עצמי

מערכת טקסטיל חכמה מופעלת עצמית משלבת שלוש שכבות פונקציונליות הליבה: שכבת איסוף האנרגיה, שכבת אחסון האנרגיה וניהול גמישה, ושכבה רגישה של אחסון ותקשורת. שכבת קציר האנרגיה מורכבת בדרך כלל תאים סולאריים דקים-סרטיים גמישים וניתן לבודד את רכיבי הלחמה או לבודד אותם לתוך הבד.

סוגים של תאים סולאריים המשמשים בשריטים

הבחירה של טכנולוגיית פוטו-וולטאית היא קריטית להשגת יעילות גבוהה והתאמה מכנית עם טקסטיל. שלושה סוגים עיקריים של תאים סולאריים הופיעו כמועמדים מובילים, כל אחד עם יתרונות שונים אתגרים מחקריים מתמשכים.

תאים סולאריים אורגניים

תאים פוטו-וולטאיים אורגניים (OPV) מופרשים מפולימרים מבוססי פחמן ומולקולות קטנות. היתרון העיקרי שלהם הוא גמישות מכנית מטבעית - סרטי OPV יכולים להיות כפופים, מתקפלים, ואפילו מתוח במידה מסוימת ללא כשל קטסטרופלי.הם גם קלים ויכולים להיות מעובדים באמצעות תאים אולטרה-זמניים, החלולים טכניקות הדפסה, אשר תואם לייצור רחב היקף של טקסטיל, אם כי הם נמצאים תחת לחץ דם נמוך יותר מ- 109%, אך ורק על פני תאים קלים.

תאים סולאריים Perovskite

תאים סולאריים Perovskite (PSCs) להשתמש מוביל אורגני אורגני או חומר tin halide עם מבנה גבישי המאפשר ספיגה אור יוצאת דופן תחבורה מטען.יעילות המרה כוח כבר מ 3.8% בשנת 2009 כדי מעל 26% בתקני ניקוי יחיד, יריבות גבישי סיליקון.

תאים סולאריים רגישים

Dye-sensitized תאים סולאריים (DSSCs) להשתמש בגודל תמונות המכיל מודעות צבע ריצוף על meso ⁇ titanium דו חמצני (TiO2) scaffold, שקוע אלקטרוליטיקה, עם גלידות נגד אלקטרודה. DSSCs מציעים ביצועים טובים תחת תאורה נמוכה תנאי מקורה, מה שהופך אותם מתאימים עבור טקסטיל חכם שעשוי לפעול בסביבות צלו הם גם קל יחסית לגלי מתכת עם חומרים גמישים על ידי דלקת ריאות.

אתגרים באינטגרציה ופתרונות

תרגום של תאים סולאריים בצמיחה גבוהה לתוך טקסטיל חזק, ללבוש מציג שורה של אתגרים הנדסיים המשתרעים על חומרים מדע, עיצוב מכני, וקנה מידה ייצור.

שטיפתיות ויציבות

טקסטיל חכם חייב לעמוד מחזורי כביסה חוזרים - בדרך כלל 50-100 כביסה - ללא השפלה של ביצועים חשמליים או מחיקה של רכיבים.זה מטיל דרישות מחמירות על capsulation. Solutions כוללים הטמעת תאים סולאריים בתוך כריך פולימרי אמפטי (למשל, TPU או PDMS) אשר מתנגד למים באגרסיביות, באמצעות חיבורים עמידים במים, ועיצוב קשרים בין-מדומים שיכולים לסבול את הכוחות האלקטרוניים, לאחר מכן, אשר הם אלה, לאחר מכן, אשר הם יכולים להיות מרוקפים, אך ורק על ידי שימוש בטיפוסים, אשר יכול להיות מנקה, לאחר מכן, רק על ידי מערכת אלקטרונית, אשר יכול להיות מסוגל, לאחר מכן, אשר יכול להיות מסוגלות, לאחר מכן, אשר מופעלים, רק כדי להסיר את כל שימוש בגלגול מלא, אך ורק על ידי שימוש בגלגול מלא, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, אשר יכול להיות מסוגלות, 000, 000, 000, אשר יכול להיות מסוגלות, לאחר מכן, 000, 000, לאחר מכן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, לאחר מכן, 000, 000, 000, 000, לאחר מכן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

גמישות ונוחות

תאים סולאריים הם נוקשה מטבעם, ואפילו מכשירים פילים דקים יש רדיוס סופי כיפוף.כדי לשמור על נוחות טקסטיל, תאים סולאריים חייב להיות מבוזר כמו איים קטנים (למשל, 5-10 מ"מ) המחוברים על ידי עקבות התנהגות מתוחכמות, הרבה כמו לוח מעגלים גמיש מודפס.ה הבד עצמו חייב לשמור על נשימות, לחות, ותכונות tactile.זה יכול להיות מושג על ידי חלל או מסלקת לתוך זרם חשמלי, אבל יש צורך משולב לתוך תאים סולאריים.

אנרגיה Conversion Efficiency in Varied תאורה

בניגוד ללוחות סולאריים גג, טקסטיל חכם לעתים קרובות מוצל חלקית, מעוקל, או מוכוון בזוויות של אובריקה לשמש.זה מפחית באופן דרסטי את האנרגיה הקיימת.מ.מ.פ) מעגלים מעקב (MPPT) ניתן לשלב כדי לייעל אנרגיה, אבל עלות מורכבות נוספת וצריכת חשמל.חלק מהעיצובים משתמשים במערך של תאים קטנים יותר המחוברים להפחתה של הפסדים מקורה או נמוך, להבטיח תנאים גמישים עם לחץ אנרגיה.

ייצור סקאביות ועלויות

הפחתת טקסטיל מכוונת השמש בקנה מידה דורש מיזוג שני מערכות אקולוגיות שונות מאוד ייצור: ייצור למחצה וטקסטיל מגרד.ר. רול-to-roll הדפסה של תאים סולאריים על סרטים גמישים תואם לדלקת טקסטיל, אבל היישור וניתן לנסח את האתגרים.העלות של תאים סולאריים גמישים (במיוחד perovskites) עדיין גבוהה יותר ממודולים, למרות כלכלות של קנה מידה צפויות לנהוג עלויות ייצור, בנוסף לרכיבי קירור כדי לטפל בתאים מתקדמים.

בטיחות וסובלנות

נוכחות של מוביל בתאים perovskite ואת הפוטנציאל עבור דליפות אלקטרוליט ב DSSCs להעלות חששות בטיחות עבור ללבוש כי מגע עור. Encapsulation חייב למנוע כל שחרור של חומרים מסוכנים במהלך השימוש או לאחר חיסול. perovskites ללא מטרות ו אלקטרוליטים מדינתיות DSSC מוצק הם אזורי מחקר פעילים.

תגיות: Self-Powered Smart טקסטיל

היכולת לקצור אנרגיה מהשמש ישירות על הגוף פותחה מגוון רחב של יישומים שהוכשרו בעבר על ידי חיי סוללה.

ספורט וכושר

(הבגדים החכמים יכולים לפקח על קצב הלב, פעילות השרירים, ההידרומיות וטמפרטורת הגוף מבלי צורך כבל טעינה נפרד.פאנלים סולאריים על הכתפיים או האחורי יכולים באופן רציף חיישנים כוח ולהעביר נתונים לסמארטפון או מאמן בזמן אמת.עבור רצים, רוכבי אופניים או חובבי חיצוני, זה מבטל את הדאגה של סוללת הטמפלה במהלך מפגשים ארוכים.

הילוך צבאי וקטקטי

חיילים בשדה נושאים סוללות כבדות עבור ראיית לילה, תקשורת וציוד ניווט. מדים סולאריים מחודדים יכול להפחית את הנטל הזה על ידי קצירת אנרגיה מאור השמש במהלך תקופות סיור או לוח זמנים נייחים.מעבדת המחקר של צבא ארה"ב פיתחה לוחות סולאריים גמישים שניתן לתפור על רצועות תרמיל וכיסויי ⁇ .מערכות אלה חייבות להיות מחוספסות, מודעות לא תואמת, ומסוגלות לפעול בתנאים סביבתיים אינטנסיביים, בנוסף לחיישנים גמישים, לחיישנים חשמליים או לזיהומים באנרגיה מאוחסנים באקלים כימי.

טקסטיל רפואי

מטופלים הדורשים ניטור בריאות מתמשך - כגון ECG, חמצן דם, או גלוקוז גלוקוז - תועלת מבגדים שמעולם לא צריכים שינוי סוללה.טקסטיל חכם המופעל על ידי השמש יכול להשתלב שמלות בית חולים, שרוולים, או מעקב תינוקות.עבור טיפול בפצעים, תאים סולאריים גמישים יכולים לבודד כוח אולטרה סגול לזהות סממנים ביולוגיים או לספק גירוי חשמלי כדי לקדם התפתחות בולטת הוא רכה של תאים חשמליים מקודמת חום: 0 מ-FVericerta משתמשת ב-Fericertine.

בחוץ ונשבע עבודה

עובדים במקומות מרוחקים (למשל, טכנאי חוות סולאריים, בנייה, יער) יכולים ללבוש מעילים המופעלים על ידי השמש אשר לטעון את האלקטרוניקה הניידת שלהם, כגון רדיו או משואות בטיחות שני נתיבים, מטיילים וקמפיינים יכולים ליהנות מבגדים המופעלים על ידי עצמם, אשר גובים GPS או מאתרי חירום.

אפשרויות לעתיד ודרכים מחקר

תחום הטקסטיל החכם המופעל על ידי עצמי מתקדם במהירות, עם כמה תחומי מפתח של חדשנות הצפויים להניע אימוץ בחמש עד עשר שנים הבאות.

אחסון אנרגיה משופר

האופי לסירוגין של אור השמש דורש אחסון אנרגיה של שומן. סוללות ליתיום סרטניים ו supercapacitors הם המועמדים העיקריים.מחקר האחרון הפיק לאחרונה FLT:0fiber בצורת supercapacitorsFLT:1 שניתן לזעום לתוך בד, השגת בעיות אנרגיה גבוהות וטעינה מהירה.שלב אלה עם תאים סולאריים יוצר מערכת מבוססת עצמי.

חומרים מתקדמים ליעילות גבוהה יותר ויציבות

תאי ה-Rilicon-silicon על תת-שכבות גמישות השיגו יותר מ-30% יעילות במעבדות, והסתגלות לטקסטיל היא מטרה מרכזית, בינתיים, חומרים מסובכים אור אינפרא אדום לאור גלוי יכול להגביר את הביצועים בתנאים מפוסלים או מקורה.עצמים-healing פולימרים ו- inks פונקציונליים שתיקון מיקרו-c לאחר ש-bending ישפר את האמינות המהימנות לטווח ארוך.

ייצור סקאלה ועיצוב בר קיימא

כדי לעבור מטיפוסים לייצור המוניות, תעשיית הטקסטיל חייבת לאמץ את ה-FLT:0 (החומרים ל-roll photovoltaicsFLT:1 ו-FLT:2דיגיטליים הדפסה FLT:3 של מעגלים אלקטרוניים.חומרים בר קיימא - כגון פולימרים לבידוד ביולוגיים עבור מחסנים ולא רעילים עבור DSSCs - יש לטפל לפני סיום של שיטות הפעלה חכמות (RIFade) ל-Reducation סטנדרטית-Recy for actionsulation and non-Recy for action for actionsulation and non-Repreativeation for action for actions.

אינטגרציה עם אנרגיה-Aware Electronics

טקסטיל חכם עתידי יכלול מיקרו-בקרים אולטרה-עוצמה שיכולים לעבור באופן דינמי בין מקורות כוח (סולאר, סוללה, מצופה תנועה) ולהתאים את שיעורי הדגימה של חיישן בהתבסס על אנרגיה זמינה.אנרגיה-נוטרלית תפעול - שבו המערכת צורכת בדיוק כמו כוח כמו שהיא מסיקת - הוא המטרה האולטימטיבית.זה דורש עיצוב משותף של קציר האנרגיה, אחסון, אלקטרוניקה כמו מערכת אחת מטובה.

מסקנה

השילוב של תאים סולאריים עם אלקטרוניקה גמישה מעצב מחדש את הנוף של טכנולוגיה לבישה, הופך בדים פסיביים לתוך מערכות פעילות, אנרגיה-אוטומטיות, על ידי הטמעת סרט דק אורגני, perovskite, או תאים סולאריים רגישים צבע לתוך טקסטיל וצמד אותם עם אחסון אנרגיה גמישה ואלקטרוניקה חכמה, החוקרים הם מעל ומעבר לטווח הארוך של תלות סוללה, בעוד אתגרים גמישים, יעילות, וטכנולוגיות ייצור עצמיות גבוהה יותר, אך הם ממשיכים להיות מסוגלות גבוהה יותר, אך ורק כדי להגן על פני כדוריות חכם יותר, אך ורק חומרים מלאכותיים, אך ורק על ידי אבטחה יעילה יותר, אך ורק חומרים מלאכותיים, אך ורק על ידי אבטחה יעילה יותר, אך ורק כדי להבטיח את כל אלה, אך ורק על ידי אבטחה יעילה יותר, אך ורק חומרים מלאכותיים, אך ורק על ידי אבטחה יעילה יותר, אך חומרים סביבתיים יעילה יותר, אך ורק כדי להבטיח את כל אלה, אך ורק כדי להבטיח את כל מערכות אבטחה יעילה יותר, אך ורק כדי להבטיח את כל מערכות אבטחה יעילה יותר, אך ורק חומרים חכמים יותר, אך חומרים חכמים יותר, אך חומרים גמישים, אך ורק כדי להבטיח את כל מערכות אבטחה יעילה יותר, אך חומרים גמישים, אך ורק חומרים גמישים, אך ורק כדי להבטיח את כל אלה, אך חומרים מלאכותיים, אך

(ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]], [ה]], [ה]], [ה]]]ה'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[']'[ה']']'[ה'[']']']'[ה']']'['[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'['[']'['[ה