一种可以弯曲并浸泡在水中的太阳能电池

日本理化学研究所新兴物质科学中心的研究人员与合作者们开发出了一种既防水又柔韧的有机光伏薄膜，使太阳能电池可以被放置在衣物上，甚至在雨天或洗涤后仍然能正常工作。

有机光伏技术的潜在应用之一是制造可穿戴电子产品——这些设备可以附着在衣物上，例如监测医疗设备，而无需更换电池。然而，研究人员发现很难实现防水性能，而不采用会减少薄膜柔韧性的额外层。

在Nature Communications上发表的研究中，一组科学家成功地克服了以往设备的一个关键局限，即很难使其防水性能提升而不减弱柔韧性。光伏薄膜通常由几层构成。其中有一个活性层，它可以捕获来自阳光的特定波长的能量，并利用这种能量将电子和“空穴”分离成阴极和阳极。电子和空穴然后可以通过电路重新连接，产生电力。在先前的设备中，运输电子空穴的层通常是通过逐层堆叠来创建的。

然而，在当前的研究中，研究人员直接将这个阳极层（在本例中是银电极）沉积到活性层上，从而增强了层间的粘附性。他们使用了热退火工艺，将薄膜暴露在85摄氏度的空气中24小时。根据该论文的第一作者Sixing Xiong的说法：“形成这一层是具有挑战性的，但我们很高兴能够完成它，最终我们成功创造了一种只有3微米厚的薄膜，并且期待着测试结果。”

该团队从测试中得到了非常鼓舞人心的结果。首先，他们将整个薄膜完全浸入水中四个小时，并发现其性能仍保持89%。然后，他们在水下将薄膜拉伸30%，重复进行了300次，发现即使经受了这样的折磨，其性能仍保持96%。最后，他们将其放入洗衣机进行了一个洗涤周期，而它竟然幸存了下来，这是以前从未实现过的。

根据该论文的对应作者之一Kenjiro Fukuda的说法：“我们所创造的是一种可以更普遍使用的方法。展望未来，通过提高设备在其他领域的稳定性，如暴露在空气中、强光和机械应力，我们计划进一步发展我们的超薄有机太阳能电池，以便它们可以用于真正实用的可穿戴设备。”

除了RIKEN CEMS外，研究小组的成员还来自东京大学和中国华中科技大学。