日本研發可水洗太陽能電池,可黏貼在衣服上發電

@ 2017-09-29

9月18日,英國《自然·能源》雜誌發表了一篇文章,介紹了一款可以拉伸和水洗的超薄型有機太陽能電池。

這款太陽能電池由染谷隆夫和福田憲二郎領導的研究團隊研發。染谷隆夫現任東京大學教授、日本理化學研究所染谷薄膜元件研究室負責人,主要從事有機柔性電子薄膜器件的研究。福田憲二郎早前曾在東京大學讀博,現在染谷隆夫教授手下的染谷薄膜元件研究室工作。

此前,染谷隆夫教授領導的團隊在2012年時就曾研發出一款超薄可拉伸的太陽能電池,2013年開發了電路的厚度約為2微米的世界上最輕的、世界上最薄的軟電子電路和軟性有機LED(發光二極體)。今年7月又發布了一款可穿戴的有機薄膜電子設備,可以直接應用於人體皮膚,上面搭載了超薄、輕便和可拉伸的傳感器,成功地採集到了人體肌電圖。

此次推出的這款可以拉伸水洗的太陽能電池,是基於染谷教授2012年開發的太陽能電池基礎之上進一步改進而來的。當時染谷教授的團隊研發出一種新型半導體聚合物PNTz4T,通過應用PNTz 4T製造的有機薄膜太陽能電池有著世界最高水平的10%光交換律。在這基礎上染谷教授進一步加工,使得該太陽能電池可以拉伸。加工後的太陽能電池能量轉換效率也有4.2%,即使拉伸300%,這款電池的性能依舊良好。

而這次新推出的超柔性和超薄的有機太陽能電池,通過將丙烯酸高分子彈性體塗抹在厚度只有3微米有機薄膜太陽能電池兩面,再用橡膠薄膜密封,達到了之前太陽能電池不具備的防水性和更高的能源轉換效率。

在100毫瓦每平方厘米的模擬陽光下,該電池的能源轉換效率達到7.9%,在水中浸泡2小時後轉換效率也僅下降了5.4%。此外,在濕水狀態下經過20次彎曲近一半的測試後,它的能源轉換效率還能保持在初始值的80%。即使被黑色墨水筆弄髒,只要清洗乾淨,它的能量轉換效率還是可以恢復如初。

鑒於該款電池良好的機械穩定性和性能,將有望應用於健康傳感器等併入服裝的可穿戴設備身上,完成諸如測量血壓、體溫等工作。同時,它還為其他電子設備提供了新的電源形式,而可彎曲、超薄和高轉換率的特性使得它應用前景非常樂觀。


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