Wetenschappers bouwen schakeling met fotovoltaïsche voeding

Onderzoekers van een Amerikaanse universiteit hebben een schakeling ontwikkeld die zichzelf door omzetting van licht van voedingsspanning voorziet. Het ontwerp maakt gebruik van plasmonics in combinatie met zilveren nanodeeltjes.

Het team van de universiteit van Pennsylvania, dat onder leiding van Dawn Bonnell staat, ontwikkelde 's werelds eerste elektronische schakeling die zichzelf door middel van 'ingebouwde' fotovoltaïsche cellen van voedingsspanning kan voorzien, zo schrijven de onderzoekers in het tijdschrift ACS Nano paper. De techniek maakt gebruik van plasmonics: fotonen, ofwel 'lichtdeeltjes', dragen hun energie over op oppervlakte-plasmons. De oscillaties van de plasmons worden in een elektrische spanning omgezet met behulp van zilveren nanodeeltjes die aan organische moleculen zijn gebonden.

Deze manier van stroom opwekken zou in elektronische schakelingen verwerkt kunnen worden, waarmee elektronica zowel de functie van elektronisch circuit als van fotovoltaïsche cel krijgt. Volgens Bonell zou dat een nieuwe generatie consumentenelektronica kunnen inleiden, maar de praktische toepassing ervan zou nog jaren verwijderd zijn.

Wel zou de ontwikkeling van belang zijn voor onderzoek naar onder meer optische computers. Ook zou de techniek toepassing kunnen vinden als reken-elektronica en energiebron in nano-robots.Een toepassing in neurale netwerken zou ook mogelijk zijn: verschillende golflengtes van licht zouden daarbij gebruikt kunnen worden als informatiedragers of voor het simuleren van neurotransmitters.

Voor een praktische toepassing moet de energie-opbrengst van de fotovoltaïsche circuits worden opgeschroefd: momenteel worden nog geen bruikbare hoeveelheden energie gegenereerd. Door het opeenstapelen van de componenten zou een verbeterde energie-opbrengst gerealiseerd kunnen worden. Ook moeten de productiemethodes worden verbeterd: momenteel functioneert slechts tien procent van de elektronische circuits die de onderzoekers produceren.

Reacties (17)

Ik ben een enorme noob als het om dit soort zaken gaat.. maar als ik dit lees, denk ik gelijk.. zonnecel.. maar dat bestaat al.. wat is dan het verschil?

Er vanuit gaande dat ik begrijp dat dit voor meerdere toepassingen inzetbaar is, zie ik geen toegevoegde waarde voor het opladen van electronica toepassing

Precies, dat vroeg ik me dus ook al af, afgezien van het feit dat dit misschien makkelijker in een touchscreen ingebouwd kan worden dan de zonnecellen zoals we die nu kennen.

Verder moet ik zeggen dat ik het al een stuk beter begrijp nadat ik het Engelse artikel in de link nog niet eens voor de helft heb gelezen dan nadat ik het T.net artikel had gelezen.

Op T.net:"Een toepassing in neurale netwerken zou ook mogelijk zijn: verschillende golflengtes van licht zouden daarbij gebruikt kunnen worden als informatiedragers of voor het simuleren van neurotransmitters."

In de link:"At their most basic, computers represent data as on or off, a "0" or a "1." Using light instead of electrons, these photovoltaic circuits could store data from, say, one, two, three or four. Each number would correspond to a certain wavelength or color of light -- red, green, blue and yellow, for example."

Toch wel een duidelijk verschil, in het Engelse artikel wordt duidelijk gemaakt dat er meer waarden gebruikt kunnen gaan worden dan alleen de binaire 0 en 1, T.net artikel vind ik een stuk onduidelijker daarin.

Eigenlijk de verkeerde plek om dat hier uiteen te zetten geloof ik.

[Reactie gewijzigd door crizyz op 5 februari 2010 13:10]

Dit ziet er wel zeer intressant uit, beeld je in dat je binnenkort je gsm enkel nog op de vensterbank moet leggen om hem op te laden.
Het is wel nieuwe technologie waardoor het nog een tijd gaat duren voor het effectief is maar toch, als we alles zouden moeten afschaffen omdat het te lang duurt om te perfectioneren hadden we nu nog geen computer .
Maar dit vind ik echt wel een intressante ontwikkeling.

Daarvoor zijn klassieke zonnecellen in principe al voldoende (mits de efficientie hoog genoeg word en het verbruik misschien nog verder daalt)
Voor zover ik het begrijp zou het er meer op lijken dat je dan een processor zou kunnen bouwen die zijn energie uit licht haalt. De processor zat tot nog toe echter aan de binnenkant van je gsm, en zelfs als deze dan werkt op zonlicht heb je nog steeds stroomvoorziening nodig voor de zender/ontvanger, backlight en lcd bijvoorbeeld.

Je moet niet noodzakelijk je processor naar de buitenkant brengen, je kan je omhulsing ook van een stevig doch doorzichtig materiaal maken.

ik weet dat het wat veel gevraagd zou zijn om je gehele gsm zo te kunnen laten draaien, maar elke vermindering is er weer één, en dat is wat we nodig hebben.

Uhm ik snap het eerlijk gezegd niet helemaal, wat is het wezenlijke verschil tussen dit en twee stroomdraadjes met een mini zonnepaneeltje eraan? Behalve de afmetingen dan.
Geen idee hoe een zonnepaneel werkt maar is toch ook zoiets lijkt me?
Of is het idee dat informatie verzonden kan worden via licht?

[Reactie gewijzigd door crizyz op 5 februari 2010 13:10]

Nu moeten schakelingen gevoed worden, daarom is er een spanningsbron nodig en voedingspaden. Er treden in beide verliezen op en beide zijn relatief groot, als je ze kan weglaten opent dat mogelijkheden. Inplaats van overal voeding op je print te voorzien moet je enkel zorgen dat je print licht krijgt.

Anderzijds kan je dus ook sommige delen activeren (dus een signaal sturen) door er licht op te laten vallen. Je electronica verbruikt dus niet tot je ze aanspreekt en het aanschakelen en het geven van de opdracht kan beide door licht.

Dus als ik het goed begrijp hoef ik straks geen voedingslijnen te maken op mijn ,omdat de ic's zelf al van voeding worden voorzien door deze oplossing?

[Reactie gewijzigd door xppn op 5 februari 2010 14:15]

Mits deze ic's aan het licht worden blootgesteld zou dit ook kunnen naar mijn idee

Werkt dit ook op licht van normale huislampen? Want zo zou je het stroomverbruik van zo'n lamp ook terug kunnen brengen als hij dstroom krijgt van zijn eigen licht:O

Ja en dan ook een windmolen voor je ventilator plaatsen zeker.

Die vergelijking slaat nergens op , hier maak je licht wat je toch al doet en je vangt een deel hiervan weer op om het weer te gebruiken, het energie terugwinnen is dus eigenlijk een bijzaak(een goede al zeg ik het zelf ). Dus of je dit wel of niet gebruikt die lamp staat toch wel aan, kan je het net zo goed wel gebruiken toch?

@florisjan: Die vergelijking klopt niet.

Het idee van een ventilator is voor luchtverplaatsing zorgen.
Als je daar een windmolen neerzet zal de luchtverplaatsing zoals jij die wil minder worden (als het dan lekker heet is in de zomer houd de windmolen je "frisse" lucht tegen).

Bij een lamp wordt het licht wat die uitstraalt er niet minder op als je ergens iets van een zonnecel achtig iets neerzet (via reflectie misschien ja, een wit oppervlak zou meer licht weerkaatsen). Als je die dus in het elektrische circuit van een lamp in kan bouwen en je haalt daar weer een (minieme) hoeveelheid stroom uit zou je dus inderdaad het stroomverbruik (iets) terug kunnen brengen.
De kosten hiervoor zullen hoogst waarschijnlijk absoluut niet opwegen tegen de opbrengsten van het minder stroom nodig hebben. Maar dat staat los van of het een mogelijkheid is.
De redenatie van Silkdeath op zich is dus helemaal zo slecht nog niet.

Hmm dus dit betekend dat je je schakelingen aan het oppervlakte van je apparaat moet hebben zitten wat lekker kwetsbaar is, of dat bijv je telefoontje doorzichtig wordt wat ikzelf best wel lelijk vind en je ook het probleem hebt dat je niet gewoon goedkoop plastic kunt gebruiken omdat die teveel licht tegenhouden.

[Reactie gewijzigd door josttie op 5 februari 2010 13:06]

volgens mij is het zo dat een zonnecel een PCB van stroom voorziet en dit idee een PCB is wat tegelijkertijd zichzelf van stroom kan voorzien...

Klinkt bijzonder interessant. Voor zo ver ik het snap teminste
Hopelijk gaat deze technologie snel en kunnen we gewoon onze 'oplaadbare' spullen gewoon in de zon leggen en laad het zich op.

Kan dit betekenen dat we dan straks geen electrische stromen meer nodig zullen hebben voor de toekomstige cpus? Wat zal het rendement dan zijn van de omzetting en hoeveel licht zou er dan over de lichtpaden moeten lopen om een optische cpu volledig te laten werken. Dit kan dan wel een enorme snelheidswinst betekenen