能量收集|德国弗劳恩霍夫光子微系统研究所启动新项目，为自维持集成芯片系统研发微型能量收集器件

德国弗劳恩霍夫光电微系统研究所（IPMS）正在启动一项为期两年的名为CONSIVA的研究项目，该项目聚焦于为自维持集成芯片系统研发微型能源收集器。在基于震动的能量收集器中使用全新压电材料能够大幅减小其尺寸和显著延长运行时间。该研究将为此前无法实现的医疗植入物和不断增加的小型无线传感器系统的使用铺平道路。

需求

多年来，日常生活已越来越依赖于微型系统的可靠、全自动工作。未来，复杂器件的网络化将扮演更重要的角色。但直到现在，这些去中心化系统中的大多数器件仍通过电线或电池供电。这些微型系统对于无法固定地点的网络或特殊难布撒区域的传感器应用，受用范围受到极大限制，亟需能源采集等相关技术的研发来提供替代供电解决方案。

能量收集器

能量收集器能够通过从周围温度、光照或震动中收集少量能量来供应给自维持微系统。特别是，基于震动的微系统将来自环境中的已有动能转换为电能，压电材料尤其适合于研发基于震动的能量收集器，可直接实现动能到电能的转换。

研究内容

在CONSIVA项目中，IPMS纳米技术（CNT）中心将对压电系数和氧化铪薄层的潜在应用进行评估。该材料具有铁电和随之而来的压电特性，并已在微电子器件中实现了验证。由于其高介电常数，已经用于现阶段的场效应晶体管。

除了材料研发和有源测试结构的机电特性表征，CNT将对适合氧化铪的能量收集器版图进行概念化。在这些设计基础上，研究人员将为微型能量收集器件验证新具体应用场景。

应用

IPMS CNT的团队领导者Wenke Weinreich博士表示，“在过去几年中，我们已在将铁电氧化铪用于最先进存储应用的制造、集成和优化方面积累了大量经验。我们具有极大可能性来成功使用这些经验，尤其是在能量收集领域。感谢这些全新压电材料，我们能够决然地推进基于震动的能量收集器的小型化。”高能量微系统的应用领域主要是在医疗和无线传感器技术。从微型能源收集技术研发中获得的研究成果同样可以转换到物联网中的其他应用领域。

资金支持

CONSIVA项目由德国萨克森自由州开发银行提供资金支持。