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有機光伏技術的潛在用途之一是制造可穿戴電子設備--例如，可以貼在衣服上監測醫療設備的設備，而無需更換電池。然而，研究人員發現，要想在不使用額外層的情況下實現防水功能，難度很大，因為這最終會降低薄膜的柔韌性。理化學研究所新興物質科學中心的研究人員及其合作伙伴創造出了一種柔韌、防水的有機光伏薄膜。這種創新薄膜可以將太陽能電池集成到衣服中，即使在雨淋或水洗后也能保持功能。 現在，一組科學家在《自然-通訊》（Nature Communications）上發表的研究成果恰恰做到了這一點。他們面臨的挑戰是克服以往設備的一個關鍵局限，即很難在不降低靈活性的情況下使其防水。光伏薄膜通常由幾層組成。一層是有源層，它從太陽光中捕捉一定波長的能量，并利用這種能量將電子和"電子空穴"分離成陰極和陽極。然后，電子和空穴可以通過電路重新連接，產生電能。在以前的設備中，傳輸電子空穴的層通常是通過分層的方式依次形成的。 不過，在目前的工作中，研究人員將陽極層（在本例中為銀電極）直接沉積在活性層上，從而在各層之間形成更好的附著力。他們采用了熱退火工藝，將薄膜暴露在攝氏85 度的空氣中 24 小時。論文的第一作者熊思興說："形成這一層很有挑戰性，但我們很高興能完成這一任務，最終能制作出厚度僅為3微米的薄膜，我們期待看到測試結果。" 測試結果令人鼓舞。首先，他們將薄膜完全浸泡在水中四個小時，發現它仍然保持了最初性能的 89%。然后，他們將薄膜在水下拉伸30%多達300次，結果發現即使受到這樣的耐力測試，薄膜仍然保持了 96% 的性能。在最后的測試中，他們將薄膜放入洗衣機中進行循環洗滌，結果薄膜經受住了考驗，這在以前是從未有過的。 論文通訊作者之一 Kenjiro Fukuda 說："我們所創造的是一種可以更廣泛使用的方法。展望未來，通過提高設備在其他方面的穩定性，如暴露于空氣、強光和機械應力，我們計劃進一步開發我們的超薄有機太陽能電池，使其能夠用于真正實用的可穿戴設備。" |
