有机化合物让太阳能电池拉伸性猛增功率不减

由日本理化学研究所（RIKEN）的物理学家所开发的一种太阳能电池能够被拉伸，且不会对其将光转化为电能的能力造成太大影响。所以，它有望为下一代可穿戴电子产品提供电力。

如今的智能手表能够监测一系列令人瞩目的健康指标，与此同时，针对特定医疗应用的更为专业的可穿戴设备也在开发当中。不过，这类设备需要定期充电。

为了消除这一需求，研究人员正在设法开发灵活且可穿戴的太阳能电池。然而，关键在于要保证这些太阳能电池在日常生活中因身体运动而被拉伸时，性能不会降低。

“我们致力于制造非常薄且灵活的设备。但这类设备不具备内在的拉伸性，”日本理化学研究所新兴物质科学中心的福田健次郎解释道。“相反，它们就像用于包装食物的保鲜膜——你或许能够将它们拉伸 1%或 2%，但 10%是不行的，因为它们很容易就撕裂了。”

福田及其团队正尝试通过研发本质上具备可拉伸性的太阳能电池来解决此问题。

“我们的方法极为简单——我们在设备的每个功能层均使用可拉伸材料，”福田说道。

但虽说概念简单，方法却极具挑战性，因为我们得在每一层的可拉伸性与其性能之间达成平衡。

如今，福田和他的同事已经达成了一种高性能的柔性太阳能电池，其有着出色的可拉伸性。该研究已在《自然通讯》杂志发表。

当太阳能电池拉伸 50%（也就是拉伸到其原始未拉伸长度的 1.5 倍时），该电池的功率转换效率仅下降 20%。

此外，在拉伸 100 次，且每次拉伸 10%之后，它仍能保留初始功率转换效率的 95%。

实现这种器件可拉伸性的关键在于，该团队在太阳能电池的电极层中掺入了一种被称为 ION E 的有机化合物。

他们添加 ION E 是为了增强电极的可拉伸性，不过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。

“这对我们而言是一个惊喜，”福田说道。“我们未曾想到 ION E 会增加层间的附着力。”

由于这两种效应，电极能够吸纳其上方活性层（能将光转化为电子）的部分应变，从而提高了整个器件的可拉伸性。

福田指出，长期目标是制造出大面积的可拉伸式有机太阳能电池。他说：“要实现这一目标，其中一个障碍是用于传输所产生电力的聚合物导电性低。”“我们当下正在研究克服这一瓶颈的办法。”