文章内容

华中科技大学 - 《华中科技大学周报》

研发与皮肤完美贴合的电池
武汉光电国家研究中心邵明张新亮团队成果登上《科学》

2025-02-24     浏览(94)     (0)

武汉光电国家研究中心团队成功研制出一种可拉伸太阳能电池,能与人体皮肤完美贴合,能承受高达95.5%的极限拉伸形变,可为可穿戴电子器件提供足够的驱动能量。该成果有望应用于生物医疗电子、人机交互、人工视觉、柔性传感等领域。

本 报 讯 有 一种电池,能与人体皮肤完美贴合,即便在手指、手腕、膝盖等大形变关节处也能正常工作。武汉光电国家研究中心邵明教授、张新亮教授团队成功研制出兼具卓越机械柔韧性与高效光电转换效率的可拉伸太阳能电池,为可穿戴设备供能提供了创新方案。1 月23 日,团队最新研究论文“小分子受体增塑实现机械强韧且可拉伸的有机太阳能电池”在《科学》发表。

随着可折叠手机、智能手表、健康监测设备等可穿戴和便携性电子产品的普及,如何为这些设备高效、稳定且持续的供能成为关键挑战。

传统无机太阳能电池尽管光电转换效率高,但因其刚性和脆性,难以满足可穿戴设备、室内光伏等新应用场景的需求。有机太阳能电池虽然具有轻、薄特性且具有一定的机械柔韧性,可以实现弯折,但是如果进行大尺度拉伸,光电性能会急剧下降甚至失效。

目前,高效率的有机太阳能电池仅 可 承 受 不 到 5%的拉伸形变。针对这一挑战,团队设计了一类全新的小分 子 受 体 材 料BTP-Si4。它能大幅提升薄膜的机械拉伸性能。同时,该受体分子可以通过紧密的 3D 堆叠保持高效的电荷传输,具有高电子迁移率。基于该小分子受体和超高延展性 的 聚 合 物 给 体(PNTB6-Cl)的共混活性层薄膜,团队成功制备了高效率(光伏转换效率超过16%)的柔性、可拉伸太阳能电池,可承受高达 95.5%的极限拉伸形变,远超此前报道的各类柔性太阳能电池。

这种电池可与人体皮肤完美共形,实现大尺度的弯曲和变形,并且还能在室外和室内的光照条件下,为大多数可穿戴电子器件提供足够的驱动能量。

未来,该成果可广泛应用在可拉伸显示、光电探测器等领域,改变光电子器件形态,拓展其在生物医疗电子、人机交互、人工视觉、柔性传感等新兴领域的应用。

我校为论文的第一完成单位,武汉光电国家研究中心王振业、张迪和杨吕鹏博士为共 同 第 一 作 者 ,邵 明 、美 国 佐 治 亚 理 工Antonio Facchetti、Seung Soon Jang 以及汕头大学武庆贺教授为共同通讯作者。

(武汉光电国家研究中心)