Projektbeschreibung
Solartechnologie mit Nanodraht könnte intelligente Geräte mit Energie versorgen
Die Anzahl der Sensoren im Internet der Dinge wird schneller zunehmen als je zuvor. Die meisten werden kabellos verbunden sein, sodass intelligente, leistungsstarke und kostengünstige Energieformen notwendig sind, um sie anzutreiben. Das EU-finanzierte Projekt GuidedNW-PV nutzt das Potenzial von Kern-Schalen-Halbleiternanodrähten, die ideale Strukturen für leistungsstarke Photovoltaikzellen in Miniatur sind. Die Forschenden haben hochgradig geordnete planare Arrays aus Nanodrähten eingesetzt und so bereits mehrere Photovoltaikzellen in Reihe integriert. Das hat die Ruhespannung auf praktisch jeden gewünschten Wert multipliziert. Das Projektteam will jetzt einen Prototyp einer Hochspannungs-Photovoltaikzelle auf der Grundlage von solchen Nanodraht-Arrays erstellen und ein funktionierendes Mikrosystem in den gleichen Chip integrieren.
Ziel
The Internet of Things (IoT) relies on billions of autonomous miniaturized sensor nodes deployed over the environment, homes, offices, and our own clothes and bodies. Powering these sensors creates a huge and urgent demand for smaller devices capable of harvesting energy from the environment and supplying the required power characteristics. Photovoltaic (PV) cells are attractive sources of renewable energy in illuminated environments, but their output voltage is limited to a few volts, whereas MEMS sensors often require higher voltages to operate. Such voltages can only be achieved by connecting several PV cells in series, or using large converters, two solutions that are prohibitive in terms of size and weight. Core-shell semiconductor nanowires (NWs) are ideal structures for efficient miniaturized PV cells, but lack of control in their assembly has prevented their integration in series.
Using the guided growth approach developed in our ERC Advanced project, we have succeeded to produce highly ordered planar arrays of NWs with exquisite structural control, which enabled us to create efficient PV cells and integrate them in series to multiply their open-circuit voltage to virtually any desired value. This power supply is expected to outperform all existing miniature power sources for the IoT by orders of magnitude. The aim of this PoC is to develop a prototype of a CMOS/MEMS-compatible high-voltage micro-PV cell based on series-connected core-shell NW arrays, and demonstrate its on-chip integration with a working microsystem.
This demonstration will set the path to commercialization for various applications, including but not limited to IoT. A strong added value is expected for microelectronics manufacturers, who can integrate PV cells together with MEMS sensors on the same chip, thus gaining size advantage. We will prepare a commercialization strategy and carry out IPR considerations in order to obtain strong IP position in this immensely growing market.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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