日本理研所的物理学家开发的太阳能电池可以在不影响其光电转换能力的情况下进行拉伸。因此，它有望为下一代可穿戴电子产品提供动力。
如今的智能手表可以监测一系列令人印象深刻的健康指标，而针对特定医疗应用的更专业的可穿戴设备正在开发中。但这类设备需要定期充电。
为了消除这种需求，研究人员正在寻求开发柔性、可穿戴的太阳能电池。然而，至关重要的是要确保这些太阳能电池的性能不会在日常生活中被身体运动拉伸时下降。
“我们专注于制造非常薄、灵活的设备。但是这样的装置没有内在的可拉伸性，”理研紧急物质科学中心的福田健二郎解释说。“相反，它们类似于用来包装食物的保鲜膜，你可以将它们拉伸1%或2%，但拉伸10%是不可能的，因为它们很容易撕裂。”
福田和他的团队正试图通过开发本质上可伸缩的太阳能电池来克服这个问题。
福田说:“我们的方法非常简单——我们在设备的每个功能层都使用可拉伸材料。”“虽然概念很简单，但这种方法极具挑战性，因为我们必须在每层的可拉伸性和性能之间取得平衡。”
现在，福田和他的同事们已经实现了一种高性能的柔性太阳能电池，它具有非凡的可拉伸性。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
当太阳能电池被拉伸50%(即拉伸到其原始未拉伸长度的1.5倍)时，电池的功率转换效率仅下降20%。在拉伸100次，拉伸10%后，仍能保持95%的初始功率转换效率。
实现这种设备可拉伸性的关键在于该团队在太阳能电池的电极层中加入了一种名为离子E的有机化合物。他们加入离子E来增强电极的可拉伸性，但他们发现它还有另一个意想不到的好处——它增强了电极与上下层之间的附着力。
“这对我们来说是一个惊喜，”福田说。“我们没有预料到离子E会增加层间的附着力。”
由于这两种效应，电极可以从它上面的有源层(将光转化为电子)吸收一些应变，从而提高整个设备的可拉伸性。
福田指出，长期目标是创造一种可拉伸的有机太阳能电池，它的面积很大。“实现这一目标的一个障碍是用于传递产生的电力的聚合物的低导电性，”他说。“我们现在正在寻找克服这一瓶颈的方法。”
更多信息:王佳辰等，通过将应变重新分配到PEDOT:PSS具有增强拉伸性和界面粘附性的固有可拉伸有机光伏，Nature Communications(2024)。DOI: 10.1038/s41467-024- 49354 -4期刊信息:自然通讯由RIKEN提供引文:有机化合物在不牺牲功率的情况下提高太阳能电池的拉伸性(2024,10月10日)检索自2024年10月10日https://techxplore.com/news/2024-10-compound-boosts-solar-cell-stretchability.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
