As solar radiation is the most plentiful energy source on earth, thermoelectric energy harvesting emerges as an interesting solution for the Internet of Things (IoTs) in outdoor applications, particularly using semiconductor thermoelectric generators (TEGs) to power IoT devices. However, when a TEG is under solar radiation, the temperature gradient through TEG is minor, meaning that the TEG is useless. A method to keep a significant temperature gradient on a TEG is by using a solar absorber on one side for heating and a heat sink on the other side. In this paper, a compact TEG-based energy harvester that features a solar absorber based on a new class of solid matter, the so-called quasicrystal (QC), is presented. In addition, a water-cooled heat sink to improve the temperature gradient on the TEG is also proposed. The harvester is connected to a power management circuit that can provide an output voltage of 3 V and store up to 1.38 J in a supercapacitor per day. An experimental evaluation was carried out to compare the performance of the proposed QC-based harvester with another similar harvester but with a solar absorber based on conventional black paint. As a result, the QC-based harvester achieved 28.6% more efficient energy generation and achieved full charge of a supercapacitor around two hours earlier. At last, a study on how much the harvested energy can supply power to a sensor node for Smart agriculture during a day while considering a trade-off between the maximum number of measurements and the maximum number of transmission per day is presented.

Este trabalho apresenta um gerador solar de energia elétrica baseado em absorvedores térmicos revestidos com liga quasicristalina. As ligas quasicristalinas são compostas de quasicristais (QC) que são nova classe de materiais sólidos com estrutura ordenada, semelhante aos cristais, mas não apresentam periodicidade como os cristais. As ligas quasicristalinas apresentam propriedades similares aos materiais cerâmicos, tais como baixa condutividade térmica e elétrica e elevada dureza. Neste trabalho, amostras de cobre foram revestidas por um filme em escala nanométrica de ligas quasicristalinas resultando em uma superfície com alta absorbância da radiação solar e com emitância no espectro infravermelho. Como resultado, foi obtido um absorvedor térmico que combinado com outro bloco não-revestido, foi possível a obtenção de um gradiente de temperatura significativo, como comprovado experimentalmente. Com o uso de TEGs, que são dispositivos de estado sólido que, baseado no efeito Seebeck, convertem gradiente de temperatura em tensão elétrica, combinado com a estrutura proposta do absorvedor térmico solar desenvolvido, é possível a geração de energia elétrica. Resultados experimentais em baixa escala demonstram o funcionamento do gerador solar proposto.