Onderzoekers maken buigbaar zonnepaneel voor smartwatches

Australische onderzoekers hebben een licht en buigzaam zonnepaneel ontwikkeld dat klein genoeg gemaakt kan worden om voor allerlei wearables te gebruiken. Daarmee zouden onder andere smartwatches via de zon oplaadbaar kunnen worden.

Het zonnepaneel is ontwikkeld door onderzoekers van de Monash-universiteit in Melbourne. Volgens de wetenschappers is het paneel met drie micrometer ongeveer tien keer dunner dan een menselijk haar. Daardoor is het ook buigbaar, en licht genoeg om in allerlei apparaten verwerkt te worden. Als voorbeeld liet Monash University een afbeelding zien van een paneel van twee vierkante centimeter dat op een bloem rust.

De ontwikkeling van het paneel en de resultaten zijn beschreven in twee papers die zijn gepubliceerd in de tijdschriften Joule en PNAS. In die artikelen beschrijven de onderzoekers resultaten van experimenten waarbij het paneel een efficiëntie van 13 procent wist te bereiken. Daar was nog 97 procent van over na duizendmaal buigen. Na duizend keer uitgerekt te worden was er nog 89 procent over van het opwekbare vermogen. De levensduur zou ongeveer 11,5 jaar zijn.

De bedoeling is het ontwikkelde zonnepaneel commercieel te ontwikkelen voor toepassingen in onder meer wearables, en daarvoor wordt samengewerkt met Japanse en Amerikaanse onderzoekers. Zo moet het op termijn dus mogelijk worden om smartwatches via de zon op te laden. Ook andere apparaten, zoals sensoren voor internet-of-things zouden gebruik kunnen maken van de flexibele zonnepaneeltjes, zodat zij niet meer van een accu hoeven te worden voorzien.

Omdat de panelen met een 3d-printer gemaakt kunnen worden, moeten de kosten laag blijven. Wanneer er daadwerkelijk een commerciële toepassing wordt verwacht, werd niet gezegd.

Reacties (52)

[D-Three]

Omdat de panelen met een 3d-printer gemaakt kunnen worden, moeten de kosten laag blijven.

Deze zin wekt de indruk alsof alles wat met een 3D-printer wordt gemaakt goedkoper is.
Kan maar hoeft niet zo te zijn, er bestaan vele productietechnieken.

Trouwens het artikel waar tweakers naar verwijst spreekt niet over een 3D printer maar over 'continuous printing technology'. Kan misschien 3D printen zijn maar dit lijkt mij eerder 'inkjet', zeker omdat het paneel zo dun is.

Continuous inkjet printing: https://www.youtube.com/watch?v=x4BGRlxwb6g
Continuous 3D printing: https://www.youtube.com/watch?v=B8o22G0PqLM

[Reactie gewijzigd door D-Three op 22 juli 2024 22:14]

[cold_as_ijs]

of roll-to-roll printing.
Vriend van mij heeft een jaar of 13 geleden stage gelopen bij Holst centre. Hij heeft toen aan een project meegewerkt waarbij ze bezig waren om amoled's te printen via roll-to-roll. Ik zie dat ze er nog steeds mee bezig zijn: https://www.holstcentre.c...ies/thin-film-technology/

[Jolke]

Precies, continuous printing doet mij ook eerder aan R2R printing denken. Dit kan dan oa flexo, offset, screen en nog een hoop andere technieken zijn. Inkjet is eigenlijk helemaal niet zo efficient als iedereen denkt op een R2R lijn - en dat weten ze bij het Holst Centre heel goed.

Er bestaat overigens wel continuous inkjet printing. Het was de eerste vorm van printen en uitgevonden in de 19e eeuw. Continuous IJP is de tegenstander is van drop-on-demand, dat pas in de jaren '70 van de 20e eeuw werd ontwikkeld. DOD zit in de meeste desktop inkjet printers.

[Bor]

Er zijn al lange tijd andere horloges die opgeladen worden middels zonne energie. Zo heeft Casio al jaren Touch Solar G shock horloges welke de batterij opladen middels een zonne paneeltje in de watch face. Werkt erg goed moet ik zeggen. Nu trekt een g shock heel wat minder vermogen dan een smartwatch maar helemaal nieuw is het idee dus zeker niet. Het idee stamt al van rond 1970 dacht ik.

Seiko had zelfs in 1978 al solar powered horloges (LCD Solar Alarm Chronograph A156-5000)

[Reactie gewijzigd door Bor op 22 juli 2024 22:14]

[Vulcanic]

Precies, maar hoeveel van deze horloges waren:
1: Een smartwatch
2: Een horloge met een flexibel zonnepaneel.

En daarnaast - Eerdere zonnepanelen waren altijd in-house oplossingen voor specifieke horloges, deze zonnepaneeltjes zijn nu dus voor iedere fabrikant beschikbaar.

[jbhc]

Mijn Casio heeft wijzers. Ik vind op zonne energie elke seconde een wijzer laten werken eigenlijk meer indrukwekkend dan een "smart" watch.

[killerfreak]

Zit daar niet gewoon een batterijtje in die opgeladen wordt? Moet haast wel lijkt mij. Dan maakt het namelijk niet uit of het wijzers zijn of een smartwatch is. Als die smartwatch een seconde zonder stroom zit valt ie uit, net als de wijzers dan stilvallen.

[svenk91]

Wat is precies het voordeel eigenlijk dat hij flexibel is?

Mijn Seiko heeft ook een zonnepaneel, ik zou niet weten of die wel/niet flexibel is. Er vanuitgaande dat dat niet zo is zie ik het niet als nadeel/ontbrekend voordeel eigenlijk.

Zat andere use cases voor kleine flexibele paneeltjes, maar smartwatches zijn er nou net niet een. Tenzij ze hem in het bandje stoppen, maar dan zie ik ook niet waarom dat nou smartwatch specifiek is (kan ook voor een gewoon horloge of andere wearables).

[ComputerGekkie]

In het artikel word ook wearables genoemd, niet alleen smartwatch dus maar alles wat je om doet en op electriciteit werkt kan het dus zn beetje gebruiken.

[The Slicer]

Klopt! Ik heb al jaren zo'n Casio. Ideaal. In principe hoef je nooit van batterij te wisselen.

Voor een smartwatch heb je toch een paneeltje nodig dat veel meer opwekt.

[ufosnowcat]

hier een casio pro trek van 2007
in de winter heeft hij het nu wat moeilijker en de automatische verlichting staat ook best af.
verder werkt hij nog perfect.

[The Slicer]

Het helpt om 'm in de winter regelmatig een uurtje of wat in een zonnige vensterbank te leggen.

[swhnld]

Garmin heeft in hun topmodel van de Fenix 6 smartwatch ook al een zonnepaneel. In stamina mode kan de iets van 120 dagen mee voordat opnieuw geladen hoeft te worden.
https://buy.garmin.com/nl-NL/NL/p/641375

[Annihlator]

Ik vraag mij eigenlijk af of men niet de bestaande oplaadmechanica die seiko ook al jaren gebruikt bij de mechanische varianten hiervoor kan hergebruiken? of zal dat te weinig energie opleveren?

[phYzar]

In Melbourne zal dat beter werken dan in Nederland, waar je smartwatch vaker van de zon verborgen zit onder kleding die bij ons weer past.

[Roland78]

Gewoon de ‘s nacht onder een lamp leggen. Wait what!?

[svenk91]

Wireless charging

[ToolBee]

Photonic charging!

[Robbaman]

Maar is elke vorm van draadloos laden niet "photonic charging"? Als ik mij niet vergis is de photon de drager van de elektromagnetische kracht. Alleen de frequentie maakt of het in de volksmond 'licht' genoemd wordt.

Maar ik kan er als natuurkunde-n00b helemaal naast zitten hoor

[ToolBee]

Bij mijn weten zijn photons, fotonen, lichtdeeltjes.

[Robbaman]

Van Wikipedia:

"The photon is a type of elementary particle. It is the quantum of the electromagnetic field including electromagnetic radiation such as light and radio waves, and the force carrier for the electromagnetic force (even when static via virtual particles). The invariant mass of the photon is zero; in vacuum it always moves at 299,792,458 m/s, the speed of light in vacuum."

Hier lijkt geen onderscheid gemaakt te worden tussen licht en radio bijvoorbeeld.

[ToolBee]

Daarom kunnen er ook losse polsbandjes of, godbeter, hoofdbandjes mee gemaakt worden.
Of de klep van een petje.
Of in de strepen van je adidas-jack.

[jaapstobbe]

Ondertussen is het hier al bijna 2 maanden onafgebroken zonnig...

[Burkle]

En een winter onafgebroken bewolkt

[Goldwing1973]

Ook met bewolking genereert een zonnecel stroom, ok wel minder, maar de cel is niet de hoofd stroomvoorziening, maar een aanvulling daarop.
Anders zou het apparaat nachts niet kunnen functioneren.

[MieJuul]

Wat me nog niet helemaal duidelijk wordt is wat dit zonnepaneeltje nou daadwerkelijk opwekt.

In het artikel staat 130 watt per vierkante meter.
Verder maak ik uit het artikel op dat het paneeltje zelf 2 bij 2 cm is.
En het produceert 9.9 watt per gram.

Als ik 130 W/m2 vertaal naar de grootte van het paneeltje kom ik uit op 0,052 Watt.
Wat zou betekenen dat het paneeltje 0,0052 gram weegt

Mocht mijn berekening juist zijn, dan komt bij mij gelijk de vraag op; hoe gaat dit zoden aan de dijk zetten met zo weinig power?!

[Reactie gewijzigd door MieJuul op 22 juli 2024 22:14]

[sircampalot]

Een apple watch heeft een ca 300mah batterij, bij 3.7v kom je op ca 1wh.
De accu gaat iets langer dan 24h mee, het verbruik komt op ongeveer 0,04w/h. Zo'n zonnepaneeltje zou best eens kunnen werken dan. Al is het alleenmaar om te zorgen dat de watch niet elke dag, maar om de dag opgeladen moet worden.

[svenk91]

Er van uitgaande dat dit in het bandje gaat (een bandje kan prima 2cm breed zijn en waarom maak je het anders buigzaam?), kan je natuurlijk meerdere van die paneeltjes op een bandje plakken.

Toch vermoed ik dat het vooral ter aanvulling is bij een smartwatch als de Apple watch, omdat je immers ook niet 24/7 in een sterke lichtbron zit. Voor zuinigere smartwatches kan je er wel goed het opladen mee vermijden als ik jouw berekening zo zie.

[Cerberus_tm]

Je zou ook een soort 'folder' van paneeltjes op het bandje kunnen maken; normaliter ziet alleen de buitenkant zon, maar, als het nodig is, kun je het uitklappen en zo met een veel groter oppervlak zon vangen.

[supersnathan94]

En dan blaas je er een keertje tegenaan en dan breekt het dwars door midden.

Dergelijke dingen moeten ook een beetje hufterproof zijn om te kunnen werken. Een uitvouwbare array zonnepanelen is dat niet echt.

[Cerberus_tm]

Het is flexibel materiaal, toch? En je zou het alleen uitvouwen wanneer je rustig ergens zit. Maar je hebt gelijk dat het kapot kan gaan. Als het goed is ontwerpen ze het zo dat het deel dat vast zit op het bandje dan wel gewoon nog werkt.

[supersnathan94]

Ja maar het is wel 3 micron dik. Zoiets kan al scheuren van een zuchtje wind.

Hiermee leg je de verantwoordelijkheid bij de gebruiker en dat is nooit een goed idee. Die zal het op een moment gegarandeerd buiten spec gebruiken waarna het faalt en dat kan jij als fabrikant nooit aantonen.

[Cerberus_tm]

Dat plak je toch op een basismateriaal, neem ik aan?

[supersnathan94]

Ja, maar hoe vouwbaar is het dan nog? Een stuk papier van printkwaliteit kun je onmogelijk vaker vouwen dan 7 of 8x hoe groot je het vel ook maakt. Dit vanwege de dikte. Op het moment dat het materiaal 2x zo dik is gaat daar 1 keer vouwen vanaf. Materiaal wat 4x zo dik is kan je dus nog maar 5 of 6x maal vouwen en materiaal van 8x de dikte nog maar 4 keer. Een a4-tje is echter nog maar <0,1mm dik. Iets van 1 mm dikte is dus ruim 10 maal dikker en als dit van papier gemaakt is kan je het in principe dus zo'n 4x vouwen. Echter ligt het natuurlijk ook aan het gebruikte materiaal hoe goed het vouwbaar is. Dus met basismateriaal eronder heb je weer dat het minder vouwbaar gaat zijn.

1 mm is overigens nog steeds niet heel veel, dus het ligt er echt aan hoe en wat. Als het metaal is met scharniertjes heb je bijvoorbeeld weer extra materiaal nodig van dit paneeltje om over het scharnier heen te kunnen in opgevouwen toestand dus dan heb je weer rare bulten waar het materiaal niet vastzit, en daar kan het Daan eenvoudig scheuren doordat het weer uitsteekt enzo.

Nee ik zie dit niet zomaar voor me

[Cerberus_tm]

Het hoeft niet letterlijk vouwbaar te zijn: de folder bestaat b.v. uit 4 geschakelde paneeltjes met scharniertjes ertussen of zo. De paneeltjes zelf kun je inderdaad niet vouwen.

[amigob2]

Om de dag, zou dus beteken dat je 24 uur licht op het paneeltje moet hebben, een extra dag ga je niet krijgen, hoog uit een paar uur meer.

[itarix]

Klinkt leuk maar ik vraag mij af tot hoever dit genoeg oplevert om nut te hebben.
Garmin heeft een horloge met een (niet buigbaar) zonnepaneel in de watch face en volgens hun eigen specs kan het horloge in plaats van 21 dagen 24 dagen in smartwatch modus werken als "3 uur per dag buiten met een lichtintensiteit van 50.000 lux" Dit is dan een horloge wat relatief energie zuinig is omdat het scherm af te lezen is zonder achtergrond verlichting.

Ik verwacht dat het in de praktijk veel minder bijdraagt. Dus nu is de vraag of deze nieuwe panelen dusdanig goed zijn dat je niet meer hoeft op te laden.

[Bor]

Bij de meeste smartwatches is het verbruik nog steeds een van de grootste problemen. De meeste gaan amper een paar dagen mee wanneer je bijvoorbeeld meerdere sensoren gebruikt. Het vermogen wat een klein paneeltje oplevert is lang niet voldoende om in de energie honger te voorzien. Ik denk dat je dit meer moet zien als stap in de goede richting of als manier om toch net wat meer accuduur uit een lading te kunnen halen.

[erwinwernars]

ik laad mijn smartwatch 2x per week op met de hartslagsensor altijd aan.

[Verwijderd]

Ook andere apparaten, zoals sensoren voor internet-of-things zouden gebruik kunnen maken van de flexibele zonnepaneeltjes, zodat zij niet meer van een accu hoeven te worden voorzien.

uuh dingen met een zonnepaneel hebben zeer zeker nog een accu nodig want vaak is de energiedichtheid van een condensator niet toereikend en de output van een zonnepaneeltje als dat niet voldoende om piekbelasting te ondersteunen.

[svenk91]

Dat ligt erg aan de toepassing natuurlijk. Als het een simpel sensortje is die een soms een kort signaal moet versturen zie ik het nog wel als een mogelijkheid. elke keer een ping sturen over een Low Energy network als de condensator vol is geeft leuk informatie over hoe zonnig het is bijv. Kan nuttig zijn in de landbouw. Dan zoek je de niche cases wel op, maar kan groot genoeg zijn voor dit bedrijf.

[CSB]

Kunnen ze niet beter de kinetische methode toepassen om bij te laden? Dit werkt voor Seiko zeer goed op normale horloges.

[MrCaBLeGuY]

Ik zie hier nog geen praktische toepassing in. Ik ga er vanuit dat het resultaat van 100 watt per vierkante meter wordt gemeten volgens de STC (Standard Test Conditions) o.a. 25 graden en een zeer optimale hoek van het paneel en stand van de zon.

Als je het paneel gaat verwerken achter of in de watch face dan wel in de band behaal je nooit of sec per toeval die condities. Het overgebleven kleine oppervlak met 13% efficiëntie blijft er zo weinig vermogen over dat het gewoon nog geen zoden aan de dijk zet.

Al halen ze een efficiëntie van 22% tot 23% (de huidige generatie meest efficiënte zonnepanelen) blijven de condities verre van optimaal. Tevens vraag ik me af of de integriteit van de zonnecellen op orde blijft wanneer verwerkt in bijvoorbeeld een polsband (wat me het idee lijkt van de buigzaamheid).

Los daarvan vraag ik me af welk probleem er mee opgelost wordt. Ik heb door de korte batterijduur jarenlang geen interesse gehad in een smartwatch. Onlangs toch de Huawei GT2 aangeschaft met een gunstige prijs en prima accuduur valt hij zeer in de smaak.

Hij gaat bij mij 4 tot 5 dagen mee zonder probleem met gebruik van bellen, zo nu en dan GPS met lopen, notificaties etc. Op de dag dat hij rond de 10 a 15% is leg ik hem of tijdens het slapen even op de lader en hij gaat weer 5 dagen mee.

Als zou het zo doorontwikkeld worden dat hij 2 keer langer mee gaat, of zelfs onbeperkt zou ik nog steeds de voorkeur geven een een sierlijke leren polsband en hem zo nu en dan een keer opladen.

Ik zie ook geen niche als een survival watch. Als je lang zonder stroom zit zijn er betere alternatieven in de vorm van inklapbare solar paneeltjes welke veel meer output hebben welke je communicatieapparatuur kunnen opladen in geval van nood.

[cdwave]

Ik vraag me af waarom het interessant is voor een smartwatch dat het paneeltje buigbaar is? Ik vermoed gewoon een "buzzword" om aandacht te trekken. En IoT moet natuurlijk ook in je artikel staan als je een beetje hip wil kunnen doen.

Een transparant paneeltje zou nog over het scherm heen kunnen, maar da's niet buigbaar.

In de band inbouwen heeft niet veel nut, dat heeft weinig oppervlak en vangt zelden licht op.

Een Apple smartwatch ga je al niet van stroom kunnen voorzien als je het van klassieke zonnecellen voorziet die het dubbele rendement hebben van dit paneel.

Een gewoon horloge nog wel, maar ja, er ligt hier een Casio in de kast die al 12 jaar op een batterij loopt...

Ik vermoed dat de echte toepassing iets van remote sensors gaat zijn, bijvoorbeeld om tijgers te tracken of rattenvallen te monitoren. Iets waar heel lang heel weinig stroom nodig is.

[Verwijderd]

Dalijk je smart watch niet meer hoeven opladen😀😮

[Snake]

Ik denk dat je onderschat wat een SmartWatch verbruikt.

Kijk maar eens naar de Fenix 6X Solar : https://buy.garmin.com/en...375/pn/010-02157-23#specs

Op 21 dagen geeft de zon 3 dagen extra. MAAR enkel met 3 uur per dag (!) in 50,000 lux. In Nederland?