Investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Surrey han demostrado un nuevo sistema flexible y altamente integrado de recarga fotográfica basado en baterías de iones de zinc y células solares de perovskita que solo necesita unos segundos de luz solar para cargarse.

Esquema de la configuración del dispositivo y del principio de funcionamiento del sistema integrado y flexible de recarga fotográfica.

Imagen: Instituto de Tecnología Avanzada de Surrey

Treinta segundos de luz solar es todo lo que necesita un prototipo de batería demostrado por el Instituto de Tecnología Avanzada de Surrey (ATI), en Reino Unido. para cargarse con energía suficiente para alimentar otros wearables durante periodos de 10 minutos.

El sistema fotorrecargable fusiona microbaterías de iones de zinc de estado cuasi-sólido, estables y de muy alta velocidad, y células solares de perovskita flexibles, lo que permite que los dispositivos electrónicos funcionen de forma continua sin necesidad de cargarlos.

“Nuestro prototipo podría suponer un paso adelante en la forma de interactuar con los wearables y otros dispositivos del Internet de las cosas, como los monitores de salud remotos en tiempo real”, afirma Jinxin Bi, estudiante de doctorado en ATI y primer autor del artículo.

Los sistemas foto-recargables flexibles miniaturizados muestran brillantes perspectivas para amplias aplicaciones en el Internet de las cosas, la monitorización sanitaria autoalimentada y la electrónica de emergencia. Sin embargo, los sistemas convencionales siguen adoleciendo de complejos procesos de fabricación, lentitud en la velocidad de carga y descarga de las fotos, y desajuste entre los componentes fotovoltaicos y los de almacenamiento de energía en cuanto a tamaño, mecánica y voltaje, entre otros aspectos.

Los investigadores del ATI describen su estudio en Energy Storage Materials. Demostraron un método sencillo de impresión por chorro de tinta y electrodeposición para fabricar este sistema flexible y altamente integrado de recarga fotográfica. En concreto, introdujeron primero una capa protectora de Ni en los ZMB para estabilizar la configuración de la batería y facilitar la mejora del rendimiento electroquímico. El ZMB optimizado presenta una densidad de energía volumétrica ultra alta de 148 mWh cm-3 (16,3 μWh cm-2) y una densidad de potencia de 55 W cm-3 (6,1 mW cm-2) a una densidad de corriente de 400 C (5 mA cm-2).

Como resultado, las células solares de perovskita incorporadas mostraron un excelente rendimiento, suficiente para cargar la batería y crear un sistema de autocarga capaz de ofrecer autonomía energética en la electrónica portátil miniaturizada. Los investigadores del ATI afirmaron que el sistema tiene una densidad energética y de volumen especialmente alta, comparable a la de las microbaterías y los supercondensadores más modernos.

“Las características únicas de nuestro sistema ultrarrápido de recarga fotoeléctrica podrían promover amplias aplicaciones en el Internet de las Cosas autoalimentado, los sistemas de energía autónomos y la electrónica de emergencia”, dijo Yunlong Zhao, codirector del proyecto. “Además, ampliará la percepción y la visión del diseño de la próxima generación de sistemas foto-recargables flexibles miniaturizados”.

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