Lämpösähköä puettaville

Professori Kyoung Jin Choin johtama UNISTin materiaalitieteiden ja -tekniikan koulu on äskettäin esitellyt ensimmäisen puettaville sovelluksille tarkoitetun joustavan aurinkolämpösähköisen generaattorin (W-STEG).

Kehitetty uusi laite perustuu kuumien ja kylmien sivujen lämpötilaeroon. Ratkaisun perusta on auringon valon absorberi, joka on viiden jakson Ti/MgF2 superhila, jossa kunkin kerroksen rakenne ja paksuus on suunniteltu optimaaliseen auringonvalon absorbtioon.

Aurinkoabsorberi tuottaa lämpötilaeroa jopa 20,9 °C:ta, mikä on kaikkien tähän mennessä raportoitujen puettavien TEG-laitteiden suurin arvo. Tätä lämpötilaeroa hyödynnetään integroimalla joustavat mustepohjaiset BiTe-pohjaiset lämpösähköiset haarat ja aurinkoabsorberit polyamidi (PI) -alustalle.

He raportoivat, että rakennetulla W-STEG:llä, joka käsittää 10 paria pn-haaroja, on auringonvalolle altistuessaan avoimen piirin jännite 55,15 mV ja lähtöteho 4,44 μW.

Myös Gergia Techin tutkijat ovat suunnitelleet uudenlaisen puettaviin suunnitellun lämpösähköisen generaattoriin. Se koostuu tuhansista p-ja n-tyypin polymeeripisteistä tiiviisti alustalleen printattuna. Mitä lähempänä sarjaan kytketyt pisteet ovat toisiaan, sitä pienempi hävikki ketjusta syntyy.

Tutkijat eivät tyytyneet perinteiseen johdotustapaan vaan se perustuu Hilbert-mallin täyttökäyriin. "Etuna tässä on se, että Hilbert-kuviot mahdollistavat pinnan konformaation ja itsensä lokalisoinnin, mikä antaa tasaisemman lämpötilan laitteen yli," toetavat tutkijat.

Uudella piirisuunnittelulla on myös toinen etu: sen fraktaalisesti symmetrinen rakenne mahdollistaa moduulien leikkaamisen pitkin symmetristen alueiden välisiä rajoja, jolloin saada täsmälleen tiettyyn sovellukseen tarvittava jännite ja tehonanto. Tällöin voidaan jättää tehomuuntimet pois.

Toistaiseksi laitteet on painettu tavalliselle paperille, mutta tutkijat ovat alkaneet tutkia kankaiden käyttöä. Sekä paperi että kangas ovat joustavia, mutta kangas voidaan helposti integroida vaatteisiin.