Dans un avenir où la plupart des choses de notre vie quotidienne sont connectées via Internet, les appareils et les capteurs devront fonctionner sans fils ni piles. Dans un nouvel article de Sciences chimiques , des chercheurs de l'Université d'Uppsala présentent un nouveau type de cellules solaires à colorant qui captent la lumière des lampes d'intérieur.

L'Internet des objets, ou IoT, fait référence à un réseau d'appareils physiques et d'applications connectés via Internet. On estime que d'ici 2025, de nombreuses facettes de nos vies passeront par 75 milliards d'appareils IoT, dont la majorité sera située à l'intérieur. L'installation à grande échelle de ces appareils IoT nécessite que les appareils deviennent autonomes, ce qui signifie qu'ils ne devraient plus avoir besoin de batteries ou d'une connexion au réseau pour fonctionner. Pour y parvenir, il est crucial d'identifier une source d'énergie locale nécessitant peu d'entretien et pouvant fournir une alimentation locale aux appareils IoT, surtout dans les conditions ambiantes.

Vers cet objectif, une équipe de recherche dirigée par Marina Freitag, professeur adjoint au Département de chimie, Université d'Uppsala, a développé de nouvelles cellules photovoltaïques d'intérieur qui peuvent convertir jusqu'à 34 % de la lumière visible en électricité pour alimenter une large gamme de capteurs IoT. L'équipe a conçu de nouvelles cellules photovoltaïques à colorant basées sur un électrolyte complexe de cuivre, ce qui les rend idéales pour récolter la lumière intérieure des lampes fluorescentes et des LED. Les derniers résultats prometteurs établissent les cellules solaires à colorant comme leaders de l'efficacité de conversion de puissance pour les conditions d'éclairage ambiant, surpassant le silicium conventionnel et les cellules solaires fabriquées à partir de matériaux exotiques.

La recherche promet de révolutionner la détection numérique intérieure pour les serres intelligentes, des bureaux, des étagères, packages et de nombreux autres objets intelligents du quotidien pour l'Internet des objets.

"Connaître les spectres de ces sources lumineuses permet de régler des colorants spéciaux pour absorber la lumière intérieure. Tout en générant de grandes quantités d'énergie, ces photovoltaïques d'intérieur maintiennent également une haute tension sous faible luminosité, ce qui est important pour alimenter les appareils IoT, " dit Freitag.

En coopération avec l'Université technique de Munich, les chercheurs ont en outre conçu un système adaptatif de « gestion de l'alimentation » pour les capteurs IoT à énergie solaire. Contrairement à leurs homologues à batterie limitée, les appareils alimentés par la lumière se nourrissent intelligemment de la quantité de lumière disponible. Les charges de travail de calcul sont exécutées en fonction du niveau d'éclairement, minimiser les pertes d'énergie lors du stockage et ainsi utiliser toute l'énergie lumineuse au maximum de sa disponibilité. Alliant intelligence artificielle et apprentissage automatisé, le système de cellules solaires peut ainsi réduire la consommation d'énergie, déchets de batterie et contribuent à améliorer les conditions de vie générales.

À l'avenir, les scientifiques s'attendent à ce que des milliards d'appareils IoT autoalimentés par des cellules solaires intérieures fournissent tout, des informations environnementales aux communications homme-machine et machine-machine. De tels capteurs avancés peuvent encore améliorer la prochaine vague de systèmes robotiques et autonomes actuellement en développement.

« Les capteurs de lumière ambiante fournissent une nouvelle génération d'appareils IoT intelligents et autonomes alimentés par une source d'énergie largement inexploitée. La combinaison d'un rendement élevé et d'un faible coût avec des matériaux non toxiques pour le photovoltaïque intérieur est d'une importance primordiale pour la durabilité de l'IoT, " dit Freitag.