170億！這一傳感器材料成必然趨勢

在倫敦大學學院的實驗室里，一塊指甲蓋大小的鈣鈦礦太陽能板在普通室內燈光下靜靜工作，輸出功率足以支持一個溫濕度傳感器節點運行。這項由國際團隊開發的新型鈣鈦礦光伏技術，在室內光照下實現了37.6%的轉換效率，創下該領域的世界紀錄。

全球170億物聯網節點正面臨供電困境。傳統電纜布線復雜、電池更換繁瑣，導致高昂維護成本和斷電期間數據丟失風險，嚴重制約著物聯網向靈活性、集成化和便攜化方向發展。

01.
物聯網供電困境

數十億物聯網設備依賴傳統電池供電，形成不可持續的維護負擔。隨著物聯網擴展，這一數字還在持續增長。現有節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雜問題。

電池供電的設備需要定期更換電池，導致維護成本高昂。斷電期間還會造成數據丟失風險，難以滿足物聯網設備靈活性、集成化和便攜化需求。

英國倫敦大學學院的Abdi Jalebi博士指出："數十億需要少量能源的設備依賴電池更換——這是不可持續的做法。隨著物聯網擴展，這個數字還將增長。"

傳統硅基太陽能電池在室內低光環境下表現不佳，無法有效收集室內光線為物聯網設備供電。現有室內光能采集技術成本高、效率低，限制了其大規模應用。

02.
“室內物聯網設備”理想供電源

鈣鈦礦材料在低光照條件下的能量轉換效率遠超傳統硅基材料，使其成為室內物聯網設備的理想供電源。與傳統硅基太陽能電池不同，鈣鈦礦材料的成分可以被調控，優化其對室內光源特定波長的吸收能力。

上海大學團隊開發的二維鈣鈦礦光電探測器在弱光環境下表現出色。該探測器在800nm近紅外探測表現出優異性能，響應度高達0.325 A/W，探測率達到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、醫療監測設備等物聯網終端在弱光環境下可靠工作提供了技術保障。

鈣鈦礦材料在弱光環境下的卓越表現，使物聯網設備擺脫對強光的依賴，可在各種室內環境下穩定工作，大大擴展了無源物聯網設備的應用場景。

03.
產業界已開始布局

產業界已開始布局鈣鈦礦供電的物聯網解決方案。“消費電子對輕量化、柔性化、長續航的剛性需求，是鈣鈦礦光伏技術超越傳統太陽能電池的關鍵賽道。”有業內人士表示。

據悉，炎和科技針對智能家居、可穿戴設備、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，極大程度提升續航能力。

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

穹隱系列在保留棲光功率參數基礎上，主打柔性化設計：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、智能標簽、可穿戴設備等空間受限場景。

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，合肥工業大學與中國科學院大學合作研發出全球首款鈣鈦礦視網膜形態計算系統，為下一代外骨骼機器人及智能視覺應用提供顛覆性技術。

該系統采用有機金屬鹵化物鈣鈦礦材料，結合窄帶隙技術，開發出4096像素超高靈敏度圖像傳感器陣列。其光靈敏度是傳統器件的數百倍，且支持硬件級突觸權重更新。

研究團隊提出"一維特征提取算法" ，首次將時空信息分解與神經網絡計算直接映射至傳感器硬件層面，徹底擺脫傳統卷積神經網絡對后端算力的依賴。

中國科學院大學孟祥悅教授團隊開發的無鉛鈣鈦礦神經形態圖像傳感器，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手寫數字數據集的測試中表現出90.53%的識別準確率，顯著優于傳統器件的79.86%。

鈣鈦礦光伏技術為物聯網設備帶來革命性變革。產業應用前景廣闊。鈣鈦礦技術可推動物聯網向無源化、網絡化、智能化發展，適用于智慧城市傳感器、智能家居終端、電子標簽等設備，改變低功耗設備的傳統供能邏輯。

鈣鈦礦材料不僅解決了供電問題，更在重塑物聯網的智能邏輯。當中科院的神經形態傳感器以接近生物突觸的能耗運行，當上大的弱光探測器在0.1μW/cm2的微光下清晰成像，物聯網終將從"連接萬物"進化到"感知萬物"。

最近，我們在深圳主辦的一場關于“2025 無源物聯網與微能量取電生態研討會”即將開幕，歡迎報名，屆時與相關人士探討產業鏈發展。