Sončne celice pretvarjajo svetlobo v električno energijo, slikovni senzorji prav tako pretvarjajo svetlobo v električno energijo. Poskus združitve obeh v enem čipu ustvarja popolnoma avtonomno kamero. Inženirja Euisik Yoon in Sung-Yun Park z Univerze v Michiganu sta pred kratkim ustvarila prav to – mikroskopski senzor, ki zajame sliko in shrani energijo svetlobe, ki pade nanj. Tehnologija je bila podrobno predstavljena v študiji, objavljeni v reviji IEEE Xplore.
Slika: Univerza v Michiganu
To ni prvi poskus takšnega senzorja, vendar so bili prvi prototipi delovno intenzivni in malo učinkoviti. Ena od proizvodnih tehnik je zahtevala dodajanje dodatnih fotodiod na svetlobno občutljivo površino za shranjevanje energije, s čimer se je zmanjšala količina svetlobe, porabljene za oblikovanje slike.
Prototip senzorja, ki sta ga izdelala Yoon in Park, nima vseh teh pomanjkljivosti. Inženirji so nadaljevali raziskave in opazili, da nekateri fotoni zdrsnejo skozi diodo, občutljivo na svetlobo fotodetekcijska dioda , ne da bi povzročili kopičenje naboja. Zato so pod to diodo namestili dodatno fotoelektrično diodo fotonapetostno diodo , ki uporablja drsne fotone za shranjevanje energije. “Ne gre za ponovno uporabo, ampak bolj za zbiranje ostankov,” pravi Yoon. “To je pravzaprav brezplačna energija.”
Kakovost slike pri 15 sličicah na sekundo levo in 7.5 sličic na sekundo desno
Slika: Univerza v Michiganu.
Ker je plast fotoelektričnih diod pod svetlobno občutljivo plastjo, se skoraj celotna površina senzorja uporablja za oblikovanje slike. Hkrati fotoelektrični sloj zajema neuporabljene fotone in jih pretvarja v električno energijo. Končni čip, ki temelji na tem načelu, je širok 5 mikrometrov in zagotavlja moč 998 pW/klx/mm2. Pri intenzivni dnevni svetlobi 60.000 luksov je to dovolj za zajemanje slik s hitrostjo 15 k/s. Pri normalni dnevni svetlobi med 20.000 in 30.000 luksov se ta vrednost zmanjša na 7.5 sličic na sekundo.
Senzor je bil zasnovan predvsem za potrditev samega koncepta, pozneje pa ga je mogoče optimizirati za večjo hitrost snemanja ali boljšo zmogljivost pri šibki svetlobi. Nadaljevanje projekta bi lahko v prihodnosti pripeljalo do avtonomne kamere, ki bi temeljila na najsodobnejšem senzorju, ki bi poganjal majhen mikroprocesor in brezžični oddajnik.
Ali je ta senzor že na voljo za nakup, in če je, kje ga lahko kupimo? Ali imajo kakšne načrte za nadaljnji razvoj te tehnologije? Kakšne so glavne prednosti tega senzorja v primerjavi z obstoječimi? Hvala za odgovor.