Výzkumníci z MIT (Massachusetts Institute of Technology) navrhli speciální senzor pro Internet věcí (IoT), který je napájen světlem z okolního prostředí a je schopen i bez baterií fungovat několik let.
Díky rychlému rozvoji IoT roste i počet připojených zařízení včetně senzorů, které shromažďují data o infrastruktuře a životním prostředí v reálném čase, MIT odhaduje, že koncem roku 2025 by celkový počet těchto zařízení na světě mohl dosáhnout až 75 miliard. Senzory však ke svému fungování potřebují, které je třeba potřeba občas vyměňovat, což v případě dlouhodobého monitorování může přinést velké problémy.
Vědci MIT proto navrhli speciální fotovoltaické senzory, které využívají světlo z okolního prostředí a jsou tak schopny tak fungovat bez baterií. K tomu využili perovskitové články, které namontovali je levné štítky s RFID. Perovskitové články jsou schopny senzory napájet při jasném slunečním světle i při vnitřním osvětlení. Navíc poskytují dostatek energie, aby bylo možné zvýšit dosah nebo do jednoho RFID štítku integrovat více senzorů. Senzory bez potřeby baterií přenášely data nepřetržitě na vzdálenost pětkrát větší než tradiční štítky RFID.
Podobný návrh už vědci zkoušeli, ale tehdy se jednalo o zmenšené verze klasických solárních článků, které jsou drahé, objemné a málo flexibilní. Naproti tomu perovskitové články jsou levné, flexibilní, průhledné a snadno se vyrábí, protože mohou být tištěny pomocí jednoduchých výrobních technik roll-to-roll. Základní myšlenkou tedy bylo zkombinovat levný zdroj energie s levnými štítky RFID, což jsou samonálepky bez baterií využívané k monitorování miliard produktů po celém světě. Tyto samolepky, jejichž cena je 3–5 centů, obsahují malé antény pro pásmo 868/915 MHz.
Nové senzorové štítky fungují na podobném principu jako klasické RFID štítky bez baterie, které odesílají informace, pouze když jsou v dosahu čtečky, protože získávají energie z rádiového signálu přicházejícího ze čtečky. Problém je však v tom, že z rádiového signálu lze pro napájení transformovat jen několik mikro wattů energie, a to pouze v dosahu čtečky. Pro dlouhodobé monitorování je takové řešení naprosto nepoužitelné.
Nové senzorové štítky čerpají energii z vloženého perovskitového článku. Výzkumníci z MIT vložili perovskit mezi elektrodu, katodu a speciální materiály pro přenos elektronů, což jim umožnilo nastavovat článek tak, aby pracoval při různých světelných podmínkách. Článek byl schopen vygenerovat napětí 4,3 V, což postačuje k napájení obvodů 1,5 V a umožňuje odesílání dat na vzdálenost asi pěti metrů. V praxi to pak dovoluje s jednou čtečkou odečítat z několika senzorů. V rámci testování byla zjištěna účinnost článků ve vnitřních interiérech v rozsahu 18,5–21,4 %. Zhruba 45 minut nabíjení postačuje na tři hodiny provozu, takže nové senzory jsou schopné monitorovat venkovní i vnitřní prostředí po několik dní.
Funkčně byl odzkoušen prototyp senzorů pro monitorování teploty. Nyní výzkumníci pracují na vývoji další senzorů pro monitorování vlhkosti, tlaku, vibrací a znečištění ovzduší. V závislosti faktorech prostředí, jako je vlhkost a teplota, mohou senzory pro vnitřní i venkovní aplikace fungovat bez problémů od několika měsíců až po několik let, než se degradují natolik, že je třeba je vyměnit. Nové senzory by tak v budoucnu mohly významně pomoci např. při dlouhodobém monitorování energetické účinnosti v inteligentních budovách, sledování nákladu či monitorování půdy.
