フィルム型ペロブスカイト太陽電池を活用した自立電源型IoT環境センサーシステムを開発 京都大学

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京都大学は2019年10月18日、リコー電子デバイスおよびニチコンと共同で、フィルム型ペロブスカイト太陽電池を活用した自立電源型IoT環境センサーシステムを開発したと発表した。世界初の試みだという。

同システムはフィルム型ペロブスカイト太陽電池で発電した電気を、エナジーハーベスト用低消費電流降圧DC-DCコンバータで降圧し、小形リチウムイオン二次電池に蓄電する。蓄電したエネルギーを低消費電流昇降圧DC-DCコンバータで昇降圧し、温度/湿度/気圧/照度を測定できるセンサーと無線モジュールを駆動させることで、センサーが感知した情報をBluetoothで送信し、データ収集ができる仕組みだ。

蓄電デバイスを充電可能な二次電池に変更し、光/温度/振動/電波などのエネルギーを電気に変換するエナジーハーベストと一緒に搭載することでシステムが自立化。メンテナンスフリーにすることができる。

自立電源型IoT環境センサーシステムが実現できたのは、室内環境のような低照度下においても高い変換効率を有するフィルム型ペロブスカイト太陽電池、その発電した電気をできる限りロスを少なく変換する低消費電流DC-DCコンバータ、そして内部抵抗が低く、 微小電流でも瞬時に充放電することができる小形リチウムイオン二次電池の組み合わせによるという。

フィルム型ペロブスカイト太陽電池を活用した自立電源型IoT環境センサーシステムの登場によって、次の4つのソリューションが普及していくという。

1つ目はスマートホーム。家庭にIoTセンサーを設置し、各部屋の温度や湿度などの情報を収集して温度や湿度の分布を分析。必要な場所にエアコンの風を送風したり、加湿や除湿ができる。

2つ目は災害検知。家やビル、山や河川などにIoTセンサーを設置し、火事や洪水/地震が発生した際に、素早く音声と光で危険を伝える。

3つ目はスマートファクトリー。工場のラインや倉庫にIoTセンサーを設置して、生産ラインの稼働状況や在庫の数量などをリアルタイムに監視。その情報をもとに、生産数量の調整や生産ラインの異常検知ができる。

4つ目はスマート農業。ビニールハウスにIoTセンサーを設置して温度や湿度/照度などを収集。データ分析によって植物が成長しやすい最適環境を作る。

IoT市場に留まらずさまざまな分野で活用が期待できるシステムであり、このシステムの特長を活かして新規市場開拓も進めていくとしている。

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