在倫敦大學(xué)學(xué)院的實驗室里，一塊指甲蓋大小的鈣鈦礦太陽能板在普通室內(nèi)燈光下靜靜工作，輸出功率足以支持一個溫濕度傳感器節(jié)點運行。這項由國際團(tuán)隊開發(fā)的新型鈣鈦礦光伏技術(shù)，在室內(nèi)光照下實現(xiàn)了37.6%的轉(zhuǎn)換效率，創(chuàng)下該領(lǐng)域的世界紀(jì)錄。

全球170億物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點正面臨供電困境。傳統(tǒng)電纜布線復(fù)雜、電池更換繁瑣，導(dǎo)致高昂維護(hù)成本和斷電期間數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險，嚴(yán)重制約著物聯(lián)網(wǎng)向靈活性、集成化和便攜化方向發(fā)展。

01.
物聯(lián)網(wǎng)供電困境

數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備依賴傳統(tǒng)電池供電，形成不可持續(xù)的維護(hù)負(fù)擔(dān)。隨著物聯(lián)網(wǎng)擴展，這一數(shù)字還在持續(xù)增長。現(xiàn)有節(jié)點主要依賴電纜或電池供電，存在供能、信號傳輸需求帶來的布線復(fù)雜問題。

電池供電的設(shè)備需要定期更換電池，導(dǎo)致維護(hù)成本高昂。斷電期間還會造成數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險，難以滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備靈活性、集成化和便攜化需求。

英國倫敦大學(xué)學(xué)院的Abdi Jalebi博士指出："數(shù)十億需要少量能源的設(shè)備依賴電池更換——這是不可持續(xù)的做法。隨著物聯(lián)網(wǎng)擴展，這個數(shù)字還將增長。"

傳統(tǒng)硅基太陽能電池在室內(nèi)低光環(huán)境下表現(xiàn)不佳，無法有效收集室內(nèi)光線為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電。現(xiàn)有室內(nèi)光能采集技術(shù)成本高、效率低，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

02.
“室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備”理想供電源

鈣鈦礦材料在低光照條件下的能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅基材料，使其成為室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的理想供電源。與傳統(tǒng)硅基太陽能電池不同，鈣鈦礦材料的成分可以被調(diào)控，優(yōu)化其對室內(nèi)光源特定波長的吸收能力。

上海大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)的二維鈣鈦礦光電探測器在弱光環(huán)境下表現(xiàn)出色。該探測器在800nm近紅外探測表現(xiàn)出優(yōu)異性能，響應(yīng)度高達(dá)0.325 A/W，探測率達(dá)到1.12 × 1011 Jones，噪聲電流極低。

在0.1 μW/cm2的微弱光照下，該探測器仍能獲取清晰的高分辨率近紅外成像，為智能家居傳感器、醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)終端在弱光環(huán)境下可靠工作提供了技術(shù)保障。

鈣鈦礦材料在弱光環(huán)境下的卓越表現(xiàn)，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備擺脫對強光的依賴，可在各種室內(nèi)環(huán)境下穩(wěn)定工作，大大擴展了無源物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用場景。

03.
產(chǎn)業(yè)界已開始布局

產(chǎn)業(yè)界已開始布局鈣鈦礦供電的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。“消費電子對輕量化、柔性化、長續(xù)航的剛性需求，是鈣鈦礦光伏技術(shù)超越傳統(tǒng)太陽能電池的關(guān)鍵賽道。”有業(yè)內(nèi)人士表示。

據(jù)悉，炎和科技針對智能家居、可穿戴設(shè)備、便攜儲能等多樣化使用場景，提供了一體化、定制化的能源解決方案，極大程度提升續(xù)航能力。

其棲光系列專為低功耗設(shè)備設(shè)計（如智能門鎖、遙控器電池、寵物定位器），兼具室內(nèi)外高效發(fā)電能力：高照度下輸出達(dá)20mW/cm2，室內(nèi)100-1000lux照度時輸出9-180μW/cm2，厚度僅0.5mm，單位質(zhì)量低于0.15g/cm2，兼具高性能與定制化優(yōu)勢。

穹隱系列在保留棲光功率參數(shù)基礎(chǔ)上，主打柔性化設(shè)計：厚度減至0.2mm，可貼合半徑2cm曲面（適配智能手表表帶、智能戒指等），適用于柔性電子、智能標(biāo)簽、可穿戴設(shè)備等空間受限場景。

04.
鈣鈦礦與“感知智能化”

鈣鈦礦不僅解決供電問題，更推動感知智能化。2025年3月，合肥工業(yè)大學(xué)與中國科學(xué)院大學(xué)合作研發(fā)出全球首款鈣鈦礦視網(wǎng)膜形態(tài)計算系統(tǒng)，為下一代外骨骼機器人及智能視覺應(yīng)用提供顛覆性技術(shù)。

該系統(tǒng)采用有機金屬鹵化物鈣鈦礦材料，結(jié)合窄帶隙技術(shù)，開發(fā)出4096像素超高靈敏度圖像傳感器陣列。其光靈敏度是傳統(tǒng)器件的數(shù)百倍，且支持硬件級突觸權(quán)重更新。

研究團(tuán)隊提出"一維特征提取算法" ，首次將時空信息分解與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算直接映射至傳感器硬件層面，徹底擺脫傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對后端算力的依賴。

中國科學(xué)院大學(xué)孟祥悅教授團(tuán)隊開發(fā)的無鉛鈣鈦礦神經(jīng)形態(tài)圖像傳感器，單次突觸事件電能消耗低至3.84 fJ，接近生物突觸能耗水平。該器件在MNIST手寫數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集的測試中表現(xiàn)出90.53%的識別準(zhǔn)確率，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)器件的79.86%。

鈣鈦礦光伏技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來革命性變革。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊。鈣鈦礦技術(shù)可推動物聯(lián)網(wǎng)向無源化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，適用于智慧城市傳感器、智能家居終端、電子標(biāo)簽等設(shè)備，改變低功耗設(shè)備的傳統(tǒng)供能邏輯。

鈣鈦礦材料不僅解決了供電問題，更在重塑物聯(lián)網(wǎng)的智能邏輯。當(dāng)中科院的神經(jīng)形態(tài)傳感器以接近生物突觸的能耗運行，當(dāng)上大的弱光探測器在0.1μW/cm2的微光下清晰成像，物聯(lián)網(wǎng)終將從"連接萬物"進(jìn)化到"感知萬物"。

最近，我們在深圳主辦的一場關(guān)于“2025 無源物聯(lián)網(wǎng)與微能量取電生態(tài)研討會”即將開幕，歡迎報名，屆時與相關(guān)人士探討產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。