隨著手機從無線模擬電話演變成現在的智能手機，消費者們對能源消耗的需求越來越高，例如網頁瀏覽、視頻、游戲以及電郵同時還希望能夠延長電池的續航。因為電池制造商難有突破，所以半導體制造商設計了許多省電的技術才滿足上述需求。

低功耗一直是最近十年最重要的電子設計標準。多虧了摩爾定律以及眾多聰明的工程師，半導體功耗水平呈直線下降的趨勢，通常，在運行模式下功耗降到毫瓦級，在待機模式下功耗降到毫微瓦級。其直接導致的結果就是超低功耗的無線傳感器網絡最終成為可能，且獲廣泛采用。現在，傳感器主要應用在偏遠地區甚至人跡罕至的地方，產生建筑和橋梁壓力，空氣污染，森林防火，山體滑坡，軸承磨損，以及機翼震動等告警信號。低功耗無線傳感器網絡是大量的工業，醫療，以及商業應用的核心。

不過，離網的以及便攜式傳感節點，依舊依賴于電池供電，并且面臨與手機一樣的問題。所以最好可以通過收集周圍的能量來延長電池的續航時間，最常見的如光，熱，振動，運動或者周圍的射頻等。如果一個設備的能源需求比較低，并且電池更換比較困難或者昂貴，那就可以完全不使用電池，而是專門依賴于收集周圍的環境能源作為供電。超級低功耗的MCU和能源收集的合力拓展了豐富的應用，而在以前這是不可能實現的。

能量收集市場非常巨大且保持快速增長。根據IDTechEx分析師預計，能量收集在2012年是7億美元，并且到2022年將超過50億美元。到那時，有2.5億個傳感器將由能量收集來供電。到2023年，僅熱電能源收集市場就將達到8.65億美元。

當前技術和應用

有幾個常用的能量收集技術，有一些創新技術才剛剛起步。最普普通通的能源是、熱、振動以及射頻。小的屋頂太陽能電板，不能產生巨大的能量（看圖1），但是更多的太陽能電板在特殊環境中也許就能給低功耗設備供電。

圖1，可用供電的能量收集資源

太陽能技術

幾乎每一個家庭或者辦公室都至少有一個太陽能計算器，實際上，是一個帶有鈕扣電池和一個小的光伏面板的計算器。這些多晶硅或者薄膜電池將光能轉化成電能，其效率對于多晶硅是大約15%到20%。對于薄膜電池大約是6%到12%。因為來自室內照明的可用電耗通常只有10uW/cm2，他們的效用取決于模塊的大小以及光譜組成。

小型太陽能電池經常用于消費和工業應用，包括玩具、手表、計算器、街道照明控制、便攜電源，以及衛星。因為光源往往是間歇性的，太陽能電池充電電池和/或超級電容用于提供一個穩定的能源。

熱電技術

熱電收集采取賽貝克效應，其電壓是由兩個相異的金屬的連接點存在的溫差產生。熱電能源產生器（TEG）由一個陣列的熱電偶串聯連接到一個共同熱源如發動機、熱水器、甚至太陽能電池板。輸出電流取決于TEG的大小和其保持的溫差大小。TEG通常在高溫環境，如工業加熱系統，用于給無線傳感器節點供電。TEG安裝在功率晶體管和它的散熱片之間，這樣可以循環利用和回收一些能量，否則就會丟失熱量。

Micropelt的TE-CORE7的熱能收集模塊將本地可用 的廢氣熱能轉化為能量為低功耗的設備提供長的運行壽命。

TE-CORE TEG將熱能轉化成電荷，然后積累，并存儲在一個100uf的電容中，可達5.5V電壓。達到50°C TE-CORE7每年可以提供6.424 mah，相當于3到4節AA電池，按照這個速度，每隔幾個月就需要換電池。迫使電流流過不同金屬的連接會導致熱量從熱的節點轉移到冷的節點——珀爾帖效應與塞貝克效應在本質上是相反的。珀爾帖效應是熱電熱泵的基礎。

壓電技術

壓電傳感器當受到壓力時產生電流，這使他們非常適合作為振動傳感器，在檢測發動機軸承噪音和機翼的振動時用于能量收集模塊。Mide Volture

V-20W振動能量收集器，使用了一個懸臂附在壓電晶體上。在開動過程中，振動時設置懸臂，它就會產生一個交流輸出電壓，通過校正調節，并存儲在一個超級電容器或薄膜電池中。

圖2：Mide Volture 壓電式能源收集器（由Mide公司供圖）