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在眾多已知的可再生能源中，光能無疑是最著名的能量之一。特別是隨著3060碳峰、碳中和政策的實施，太陽能發(fā)電光伏產(chǎn)業(yè)已成為資本市場和新聞媒體最關(guān)注的焦點。

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數(shù)據(jù)來源：彭博新能源財經(jīng)

有些人可能會好奇，發(fā)展了幾十年的光伏產(chǎn)業(yè)一直不溫不火，為什么今天突然爆發(fā)，成為最耀眼的明星產(chǎn)業(yè)，這必須提到雙碳政策碳達峰很容易理解，即二氧化碳排放量在2030年達到歷史最高值，達到峰值后逐漸下降。碳中和的核心目的是通過各種手段抵消生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳，最終實現(xiàn)二氧化碳的零排放。具體措施之一是利用清潔能源取代石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源，從源頭上減少碳排放。

光能作為儲備最可再生能源，光能的來源和應(yīng)用非常廣泛。太陽能、蠟燭、燈光等發(fā)光物體釋放的能量形式屬于光能的范疇。在應(yīng)用方面，除了最典型的太陽能光伏發(fā)電外，生活中常見的太陽能充電器、太陽能路燈、太陽能電梯都是圍繞光能收集創(chuàng)造的產(chǎn)品。但事實上，除了傳統(tǒng)的普通光能采集外，光能還有另一種使用方法，即微光能采集。

值得注意的是，普通光能采集和微光能采集都采用光能發(fā)電，遵循光生伏特效的基本原理，通過太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為電能。當太陽照在太陽能電池上時P-N在內(nèi)部電場的作用下，半導(dǎo)體材料對光子本征的吸收產(chǎn)生光生空穴電子對，P電勢差在區(qū)與N區(qū)之間形成。當兩側(cè)連接到一定的負載時，負載就會產(chǎn)生電流。光產(chǎn)生的空穴電子越多，電勢差越大，電流強度越高，這是光能發(fā)電的整個過程。

太陽能光伏發(fā)電原理

然而，普通光能收集也受到了廣泛的贊揚。當談到微光能收集時，人們總是潛意識地認為它與普通光能收集沒有什么不同，有些人甚至認為微光能收集是普通光能收集的縮小版本。造成這種情況的因素很復(fù)雜，但客觀地說，這與普通光能收集和微光能收集的優(yōu)缺點密切相關(guān)。

光照需求不同

從照明需求的角度來看，大多數(shù)普通光能收集發(fā)電都配備了單晶硅光伏板，在室外高光照下性能更好，但這需要足夠的直接照明和照明時間，發(fā)電量與光強直接相關(guān)，在陽光照明強度高的情況下，發(fā)電明顯高于其他時期。此外，不同的地區(qū)和季節(jié)也直接影響了普通光能收集和發(fā)電的效率。

微光能采集主要采用弱光非晶硅光伏板，可在室內(nèi)光和非太陽直射光環(huán)境下實現(xiàn)更高效的光電轉(zhuǎn)換，光照需求遠低于普通光能采集發(fā)電，即使在室內(nèi)50~100lux在低照度環(huán)境下，能量采集仍能實現(xiàn)穩(wěn)定，受光強影響較小。

不同的應(yīng)用場景

從應(yīng)用場景來看，兩種光能采集的方向也有很大的不同。由于對光強度的要求較高，普通光能采集主要用于大型并網(wǎng)電站、太陽能路燈、建筑集成光伏玻璃幕墻等高光照環(huán)境設(shè)備。微光能收集由于光照需求低，室內(nèi)外光強足以滿足能量收集，因此應(yīng)用更廣泛，適用于大多數(shù)可見光源環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)低功耗傳感器，如煙霧傳感器、攝像頭、智能卡等設(shè)備，可利用微光能收集實現(xiàn)無源無線電源。

無線煙霧傳感器

能源供應(yīng)的穩(wěn)定性不同

從能源供應(yīng)的角度來看，由于季節(jié)變化、天氣條件、晝夜交替、區(qū)域環(huán)境等外部因素，普通光能采集發(fā)電不能發(fā)電或發(fā)電量很小，會極大地影響電氣設(shè)備的正常使用。但對于微光收集，這些因素造成的干擾極其有限，主要是因為對光照的需求較低，甚至在室內(nèi)低至50lux在光照環(huán)境下，實現(xiàn)穩(wěn)定的取能，保證后端設(shè)備的正常穩(wěn)定運行。

然而，為了實現(xiàn)這一點，我們不得不提到微光采集的另一個巨大優(yōu)勢，它直接解決了光伏面臨的最大缺陷，即發(fā)電不可調(diào)度的問題。由于普通光能收集發(fā)電由光能直接轉(zhuǎn)化為電能，其發(fā)電原理決定了設(shè)備不能根據(jù)后端電力需求調(diào)整電能輸出峰值，雖然有電力儲能模塊，但由于光強波動對發(fā)電的影響，普通光能收集往往面臨輸出功率波動，嚴重影響設(shè)備的正常使用。

與普通光能采集不同，微光能采集在大多數(shù)情況下發(fā)電穩(wěn)定，受光強波動的影響有限。此外，當環(huán)境光照強、發(fā)電量高時，儲能模塊還可以儲存多余的電能，以便在夜間或無光源時為后端設(shè)備供電，從而實現(xiàn)能源的有序管理和應(yīng)用。在滿足條件的前提下，微光能采集甚至可以實現(xiàn)設(shè)備的永久續(xù)航。

飛英思特微光能采集

說到這里，有些人可能會想，為什么微光能收集有很多優(yōu)點，但人們對它知之甚少，甚至微光能收集是普通光能收集的縮小版這樣的錯誤觀點？其中一個最重要的原因是注意力遲到了。

自1954年貝爾實驗室制造第一個太陽能電池以來，普通光能采集逐漸走上了發(fā)展的快車道，2021年物聯(lián)網(wǎng)大會上國內(nèi)微光能采集真正走紅。業(yè)界一致認為，在數(shù)字時代的背景下，這種無源無線供電方案將削減未來數(shù)百億終端傳感器的供電需求，大力發(fā)展無源技術(shù)將是支持物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)未來快速增長的關(guān)鍵基石。

飛英思特微光能管理模塊

飛英思特作為中國第一家開始研究無源技術(shù)的公司，成功開發(fā)了微光能、溫差能、射頻能、振動能等清潔能源，推出了一系列低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電微能管理模塊，在保證設(shè)備正常運行的前提下，大大延長了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的壽命。

以光能為例，飛英思特推出的微光能管理模塊REVOMINDSFEH610可以從照明、陽光等光源中收集能量。與普通光能收集相比，經(jīng)過技術(shù)改進的微光能管理模塊在光照度低至50lux能量收集，管理效率高達98%。結(jié)合各種儲能單元的設(shè)計，即使在夜間等無光源環(huán)境下，微光能管理模塊也是如此Toshiba代理可通過儲備電為設(shè)備供電，保證設(shè)備不間斷可靠運行。

微光能管理模塊REVOMINDSFEH610

由于電池壽命沒有限制，依靠物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)提高運行效率的企業(yè)將受益更大。例如，在工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備預(yù)測性維護中，傳統(tǒng)的方法是使用電池為成千上萬的傳感器供電，并監(jiān)機、管道、固定資產(chǎn)等重要設(shè)備。但電池壽命有限，后期更換電池的成本必然很高。其次，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性方面，電池電源傳感器往往不高，以盡可能延長電池壽命。隨著時間的推移，這些滯后的數(shù)據(jù)很可能會給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶來巨大的風(fēng)險。

利用飛英思特的無源無線供電方案，企業(yè)不僅可以快速實現(xiàn)大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)部署，還可以大大延長傳感器的壽命，進一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率和準確性。在設(shè)備的后期維護中，企業(yè)不需要經(jīng)常更換電池，節(jié)省了大量的運行成本。

另外，考慮到幫助OEM制造商更好地進行二次開發(fā)。飛英思特系的微能管理模塊采用高度集成的設(shè)計。產(chǎn)品開發(fā)工程師只需將傳感器（如光伏電池）插入能量收集模塊，然后將后端電路連接到輸出，即可完成無源無線產(chǎn)品的原型設(shè)計。整個過程不需要太多的研發(fā)，大大降低了產(chǎn)品開發(fā)的人力物力成本。

在應(yīng)用方面，微能管理模塊系列的應(yīng)用空間極大，因為它解決了電池壽命的限制。如果通過收集水流動能，飛英思特?zé)o源無線電源解決方案可以使智能水表繼續(xù)運行；利用室內(nèi)外光能，實現(xiàn)溫濕度計、電子價格標簽等小型設(shè)備的無源運行；利用環(huán)境中的射頻能量，實現(xiàn)工廠區(qū)域固定資產(chǎn)或移動設(shè)備的定位跟蹤。當然，隨著應(yīng)用場景的進一步發(fā)展，飛英思特的無源無線供電解決方案將越來越多地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

工廠叉車等移動設(shè)備設(shè)備的定位

綜上所述，雖然普通光能采集和微光能采集都采用光能發(fā)電，但各自的技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用場景不同。普通光能采集發(fā)電對光照度要求高，多用于功耗大、體積大的設(shè)備。但微光能采集對光照度的需求較低，更符合低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的供電需求。從長遠來看，兩者的發(fā)展方向是互補的。

雖然微光能收集由于行業(yè)、政策等諸多原因發(fā)展緩慢，但現(xiàn)在已經(jīng)得到了各行各業(yè)的關(guān)注和認可。我相信，這項技術(shù)必將在未來促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。飛英思特作為行業(yè)領(lǐng)先的無源技術(shù)企業(yè)，也將依托其在微光能收集等微能收集方面的技術(shù)領(lǐng)先地位，為促進雙碳政策和可持續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)創(chuàng)造巨大價值。