Разработаны гибкие фотоэлементы, которые можно стирать в воде, растягивать и сжимать

Японские ученые из Института физико-химических исследований (RIKEN) и Токийского университета разработали новый тип ультратонкого фотоэлектрического элемента, покрытого с обеих сторон эластичной и водонепроницаемой пленкой, который способен продолжать вырабатывать электричество от солнечного света

Работа, опубликованная в Nature Energy, может открыть путь к новым солнечным батареям для носимой электроники, обеспечить новый виток развития интернета вещей и эффективных источников питания для встраиваемых в одежду и даже в тело человека устройств.

По словам главы исследовательской группы Такао Сомея (Takao Someya), одной из сфер применения изобретения могут быть медицинские датчики, которые регистрируют сердечные сокращения и температуру тела и обеспечивают раннее предупреждение о проблемах со здоровьем. Ранее уже предпринимались попытки создать фотовольтаику, которая могла бы интегрироваться в текстиль, но обычно таким решениям не хватало, как минимум, одного из крайне необходимых для успешных девайсов свойств: долгосрочная стабильность работы как на воздухе, так и в воде, энергоэффективность и прочность, в том числе устойчивость к деформациям.

Для настоящей работы члены исследовательской группы разработали чрезвычайно тонкие и гибкие органические фотогальванические элементы на основе материала под названием PNTz4T. Они разместили устройство в инверсивной среде на парилентную пленку толщиной 1 мкм. Затем ультратонкий девайс покрыли эластомером на основе акриловой кислоты, который препятствует проникновению воды. Защищая от влаги и воздуха, эластомер, в тоже время, позволяет свету проникать внутрь ячейки, делая ее более износостойкой в сравнении с предыдущими экспериментами.

Энергоэффективность тонких солнечных фотоэлементов составила 7,9%, при этом они генерировали 7,86 милливатт на кв. см. При воздействии симулированного солнечного света в 100 милливатт на кв. см плотность тока доходила до 13,8 миллиампер на кв. см. Также в ходе экспериментов ученые поместили фотоэлементы под воду на два часа. При этом КПД снизился на 5,4%. Модули хорошо выдержали и механическое воздействие. После 20 циклов сжатий и воздействия капель воды эффективность снизилась всего на 20%.

«Для нас было очень важным обнаружить, что наше устройство достаточно устойчиво к воздействиям окружающей среды и одновременно обладает хорошей эффективностью и механической прочностью. Мы очень надеемся, что эти моющиеся, легкие и растяжимые органические фотоэлементы проложат дорогу для новым источникам питания для носимых датчиков и других устройств», - сказал Сомея.

Источник: riken.jp