微光能采集和普通光能采集的不同之處

在眾多已知的可再生能源中，光能無疑是最為人熟知的能量之一。特別是隨著“3060碳達峰、碳中和”政策的落地，利用太陽能發(fā)電的光伏產業(yè)更是一躍成為了資本市場和新聞媒體最為關注的焦點。

或許有人會好奇，發(fā)展幾十年的光伏產業(yè)原本一直不溫不火，為何今天會突然爆發(fā)，一舉成為最耀眼的明星產業(yè)，這就不得不提到“雙碳政策”，該政策定下了我國將在2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的戰(zhàn)略目標。碳達峰很好理解，即為二氧化碳的排放量在2030年達到一個歷史最高值，達到峰值之后逐步降低。所謂碳中和，其核心主旨是通過各種手段抵消生產過程中排放的二氧化碳，最終實現二氧化碳的零排放。具體措施之一就是利用“清潔能源”來取代石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源，達到從源頭就開始減少碳排放的目的。

作為儲備量最多的可再生能源，光能的來源和利用非常廣泛，人們看到的由太陽、蠟燭、燈光等發(fā)光物體所釋放出的能量形式都歸于光能的范疇內。而應用方面，除了最典型的太陽能光伏發(fā)電，生活中常見的太陽能充電寶、太陽能路燈、太陽能電梯等都是圍繞光能采集所打造的產品。但其實，除了常規(guī)的普通光能采集，光能還有另外一種利用方式，即微光能采集。

值得注意的是，不論是普通的光能采集還是微光能采集都是利用光能發(fā)電，遵循光生伏特效應這一基本原理，通過太陽能電池將光能轉化為電能。當太陽光照在太陽能電池的P-N結上，半導體材料對光子本征吸收產生光生空穴電子對，并在內部電場作用下，P區(qū)與N區(qū)之間形成電勢差。當在兩側接入一定的負載時，負載上就會產生電流，若光照產生的空穴電子對越多，電勢差越大，電流的強度也會更高，這就是光能發(fā)電的全過程。

但同樣是利用光能發(fā)電，普通的光能采集備受贊譽，而談及微光能采集時，大家總會下意識地認為其和普通光能采集毫無區(qū)別，甚至還有人認為微光能采集就是“縮小版”的普通光能采集。造成這個現狀的因素錯綜復雜，但從客觀來看，這與普通光能采集和微光能采集各自的優(yōu)劣勢緊密相關。

光照度需求不同

從光照度需求方面來看，普通光能采集發(fā)電大多配置了在室外高光照度下表現更佳的單晶硅光伏板，但這要求有足夠的直射光照以及光照時長，且發(fā)電量的多與少與光照強度有著直接關系，在晴天光照度強度高的條件下，發(fā)電量明顯高于其他時段。此外，不同地區(qū)、不同季節(jié)對于普通光能采集發(fā)電的效率也有著直接影響。

而微光能采集則主要采用弱光型非晶硅光伏板，可在室內光及非太陽直射光的環(huán)境下實現更高效的光電轉換，對光照度的需求遠低于普通光能采集發(fā)電，哪怕是在室內50~100lux的低照度環(huán)境下，依舊可以實現穩(wěn)定的能量采集，受光照強度影響較小。

應用場景不同

從應用場景來看，兩種光能采集的方向也大不相同，普通光能采集由于對光照強度的要求更高，主要應用于大型并網電站、太陽能路燈、建筑一體化光伏玻璃幕墻等身處高光照度環(huán)境下的設備。而微光能采集由于對光照度的需求較低，室內室外的光照強度都足以滿足能量收集，因此在應用方面更加廣泛，適用于大部分處于可見光源環(huán)境下的物聯網低功耗傳感器，諸如煙霧傳感器、攝像頭、智能卡牌等設備，都可以利用微光能采集實現無源無線供電。

能量供應的穩(wěn)定性不同

從能量供應方面來看，普通光能采集發(fā)電因受到季節(jié)變化、天氣情況、晝夜交替及地區(qū)環(huán)境等外部因素影響，在光照強度弱的情況下不能發(fā)電或者發(fā)電量很小，會極大影響用電設備的正常使用。但對于微光能采集而言，這些因素所造成的干擾極其有限，主要是因其對光照度的需求更低，哪怕是在室內低至50lux光照度環(huán)境下都可實現穩(wěn)定取能，保障后端設備的正常穩(wěn)定運行。

不過想要實現這一點，就不得不提到微光能采集另一個巨大的優(yōu)勢，它直接解決了光伏面臨的最大缺陷，即發(fā)電量不可調度的問題。由于普通光能采集發(fā)電是由光能直接轉換為電能，其發(fā)電原理決定了設備無法按照后端用電需求對電能輸出進行調峰，雖然有電力儲能模塊，但由于光照強度波動對發(fā)電量的影響，普通光能采集經常面臨輸出功率波動大的情況，嚴重影響設備正常使用。

與普通光能采集不同，微光能采集因其更低的光照度需求，在大部分情況下都能實現穩(wěn)定的發(fā)電，受光照強度波動影響較為有限。此外，在環(huán)境光照度強，發(fā)電量高時，還可利用儲能模塊將多余的電能儲備起來，以便在夜晚或者無光源時為后端設備供電，以此實現能量的有序管理和應用。憑借這一特性，微光能采集甚至能在條件滿足的前提下實現設備的永久續(xù)航。

講到這里，或許有人會好奇，為何微光能采集優(yōu)點眾多，但人們卻對其知之甚少，甚至還有微光能采集就是“縮小版”的普通光能采集這樣的錯誤觀點呢？這其中最重要的原因之一就是引起重視的時間晚。

自1954年貝爾實驗室制成第一塊太陽能電池開始，普通光能采集就逐步邁上了發(fā)展的快車道，而國內微光能采集真正意義上的爆紅，還是在2021年的物聯網大會上。業(yè)界一致認為，數字化時代背景下，這種無源無線的供電方案，切中了未來成百上千億終端傳感器的供電需求，大力發(fā)展無源技術，將是支撐物聯網行業(yè)未來快速增長的關鍵基石。

飛英思特微光能管理模組

作為國內最早開始研究無源技術的公司，飛英思特已成功研發(fā)出包含微光能、溫差能、射頻能、振動能等清潔能源在內的多種能量采集技術，并推出了一系列用于低功耗物聯網設備供電的微能量管理模組，在保證設備正常運行的前提下，大幅度延長了物聯網設備的續(xù)航時長。

以光能為例，飛英思特推出的微光能管理模組REVOMINDS? FEH610可從燈光、太陽光等其他光源中采集能量，相較于普通的光能采集，經過技術改良的微光能管理模組可在光照度低至50lux的條件下收集能量，且管理效率高達98%。結合多種儲能單元設計，哪怕是在夜間等無光源的環(huán)境下，微光能管理模組也能通過儲備電量為設備供電，保障設備無間斷的可靠運行。

由于沒有了續(xù)航的限制，那些依賴物聯網設備監(jiān)測數據提高運營效率的企業(yè)將獲得更大的受益。例如工業(yè)領域中的設備預測性維護，傳統(tǒng)方式是采用電池為成千上萬個傳感器供電，并對電機、管道、固定資產等各類重要設備進行監(jiān)測。但電池的續(xù)航是有限的，后期更換電池的成本必然不菲。其次，在數據傳輸的及時性方面，電池供電的傳感器為了盡可能的延長續(xù)航時長，頻次往往不高，隨著時間的推移，這些滯后的數據極有可能給企業(yè)的生產運營帶來巨大風險。

而利用飛英思特的無源無線供電方案，企業(yè)不僅可快速實現大規(guī)模的物聯網系統(tǒng)部署，還可大大延長傳感器的續(xù)航時長，進一步提高數據傳輸頻次及精確度。在設備后期維護方面，企業(yè)也無需頻繁更換電池，節(jié)約了大量運營成本。

此外，考慮到幫助OEM廠商更好的進行二次開發(fā)，飛英思特全系的微能管理模組都采取了高度集成化的設計，產品開發(fā)工程師只需將換能器（如光伏電池）插入能量收集模組，再將后端電路連接到輸出即可完成無源無線產品的原型設計，整個過程中無需過多研發(fā)，大大降低了產品開發(fā)的人力物力成本。

在應用方面，由于解決了電池續(xù)航的限制，微能管理模組系列的應用空間是極其巨大的。如通過采集水流的動能，飛英思特無源無線供電解決方案可以使智能水表持續(xù)運行；利用室內或者室外的光能，可實現溫濕度計、電子價簽等小型設備的無源化運行；利用環(huán)境中的射頻能，實現工廠區(qū)域內固定資產或者移動設備的定位追蹤。當然，隨著應用場景的進一步開拓，相信飛英思特這種無源無線的供電解決方案將越來越多的應用在各個領域。

綜上所述，普通光能采集和微光能采集雖都是利用光能發(fā)電，但各自的技術優(yōu)勢和應用場景卻并不相同，普通光能采集發(fā)電對光照度需求較高，多用于功耗和體積較大的設備，但微光能采集對于光照度的需求更低，更符合低功耗物聯網設備的供電需求，長期來看，這兩者的發(fā)展方向屬于互補的關系。

雖然微光能采集因為行業(yè)、政策等諸多原因發(fā)展緩慢，但如今已受到了各界的關注和認可，相信未來，這一項技術勢必能推動物聯網產業(yè)快速發(fā)展。而作為業(yè)界領先的無源科技企業(yè)，飛英思特也將依托自身在微光能采集和其他微能量采集方面的技術領先性，為推進雙碳政策和可持續(xù)性的物聯網生態(tài)創(chuàng)造巨大價值。

審核編輯：湯梓紅