アメリカのエンジニアが開発した半太陽光半LED装置が兵士のバッテリー負担を軽減

アメリカの兵士は任務中に無線機やその他の電子機器用に最大20ポンドのバッテリーを携帯する必要がある。フロリダ国際大学のエンジニアたちは、太陽光を電力に変換することでこの負担を軽減し、同時に光源としても機能する薄型装置を開発した。この装置はSOLEDと呼ばれ、太陽光発電パネルと発光ダイオード（LED）を組み合わせている。このプロジェクトは国防総省から1,000万ドルの資金提供を受けており、装置は非常に薄く、軍服や装備に縫い込むことができ、遠隔地にいる部隊に静かな発電手段を提供する。発電機による騒音、熱、体積を伴わずに済む。

SOLEDは多用途半導体のペロブスカイトで作られており、太陽光発電として使用する際には最大22%の効率で太陽光を電力に変換できるとチームは述べている。この効率は商業用太陽光技術と同等である。逆に動作させると、近く11%の効率で光を発する。この数値は以前のバージョンに比べて大幅に向上している。肉眼には明るく見えないが、その波長は818ナノメートルで、可視光の境界をわずかに超え、微弱なピンク色の光を放つ。しかし、ナイトビジョンセンサー、生体認証スキャナー、医療画像機器はこの波長を読み取ることができる。

チームは現在、パネルの光をさらに明るくするために努力している。

エネルギーのレジリエンスを向上させる

研究を主導するDaniela Raduは、この電力と光源を生成できるパネルがバッテリー、発電機、補給への依存を減少させることができると述べている。「これは、個々の兵士のレベルでエネルギーのレジリエンスを向上させる方法です。」Raduはまた、この技術が新しいディスプレイ、センサー、その他の光電機器の開発を促進する可能性があり、供給ルートが脅かされた際に柔軟性を提供することも指摘している。

応用の拡大について、FIUの助理研究教授Neetesh Kumarは、ペロブスカイト太陽電池の実験室テストでは通常約0.1平方センチメートル（約0.016平方インチ）のサンプルが使用されると述べている。これは標準的な機器の設計範囲である。チームはSOLEDを1.1平方センチメートル（約0.17平方インチ）に拡大し、電力変換効率を20%以上に維持した後、さらに2.1平方センチメートル（約0.33平方インチ）に拡大し、同様に強力な性能を維持している。

サイズを拡大することには課題があるが、パネルは薄く層が多いため、Kumarはチームが現在問題に直面していないと述べている。

応用拡大の課題

この作業は国防総省の資金提供に基づいており、統合レジリエンスエネルギーおよびエネルギー貯蔵卓越センター（CIREES）を支援するためのもので、Raduが主導している。FIUはこの多年度プロジェクトを担当し、ペンシルベニア州立大学のパートナーと協力して、作戦要員のエネルギーのレジリエンスを国家安全保障の優先事項に引き上げることを目指している。FIUは現在のところ、ウェアラブル版のタイムラインを示していない。現在の結果は、電力変換効率が最小の実験室サンプルを超えて20%以上で安定していることを示している。この研究は『Nano Energy』誌に発表された。

項目	仕様
電力変換効率	最大22%
逆動作効率	近く11%
パネルサイズ	1.1平方センチメートル（約0.17平方インチ）
拡張後のパネルサイズ	2.1平方センチメートル（約0.33平方インチ）

SOLED技術が兵士に与える影響

SOLED装置の開発は、兵士が任務を遂行する際のバッテリー負担を軽減するだけでなく、遠隔地での作戦能力を向上させる。太陽光とLED技術を組み合わせることで、兵士は従来の電源に依存せずに持続的に電力を得ることができ、これはエネルギーのレジリエンスを高めるために重要である。さらに、この技術の成功した応用は、新しいディスプレイやセンサーの開発を促進し、作戦の柔軟性をさらに強化する可能性がある。今後の課題に直面しながら、チームは応用拡大に伴う技術的困難を克服する必要がある。