柔性太阳能电池编织到织物

可穿戴电子产品正迅速成为时尚。很快就会有一种方法可以无限期地为这些电子设备供电中国科学家已经开发出一种可以织进衣服里的太阳能电池“纺织品”．这种纺织品在弯曲200次以上后仍能保持接近1%的发电效率，并且可以从两侧照明。

几十年来，科学家们一直在研究柔性太阳能电池，部分用于涂覆不规则形状的物体，但也用于集成到可穿戴织物中。一个流行的研究方向是染料敏化太阳能电池，在这种电池中，一种色素吸收阳光产生电子和它们的正电荷，空穴，然后将这些电荷传递给廉价的半导体。这些太阳能电池既便宜又灵活，但其颜料的液体性质意味着它们必须很好地密封。如果将染料敏化太阳能电池弯曲几次以上，密封层就有可能破裂，从而破坏其捕光性能。

这就是为什么Huisheng彭上海复旦大学的教授和同事们一直在探索另一种选择:聚合物太阳能电池。尽管它们的最大效率低于10%——大约是最常见的晶体硅太阳能电池的一半——聚合物太阳能电池重量轻、灵活且易于制造。彭和同事们的太阳能电池纺织品由微观交织的金属线组成，金属丝上涂有活性聚合物(吸收阳光)、二氧化钛纳米管(传导电子)和另一种活性聚合物(传导空穴)。研究人员在纺织品的每一面都涂上了透明的导电碳纳米管片，从而完成了电路。

由于织物的对称性，电池的两侧都可以被照亮。在测试中，它表现出1.08%的最高效率，在200次弯曲循环后变化小于0.03%。然而，这种纺织品目前只有指甲大小。“遇到的主要困难是如何扩大太阳能电池纺织品的规模，同时保持高能量转换效率，”彭说。

材料科学家江西安源曹他没有参与这项工作，他认为结果很有趣，特别是使用碳纳米管片从两侧进行照明。但他警告说，可穿戴太阳能电池仍有一段路要走。“目前在实验室中展示的纺织品太小了，能量转换效率也很低，”北京大学的曹教授说。“所用的材料和制造工艺仍然很昂贵。实际应用不仅要求纺织品能承受简单的弯曲，还要求它们能承受更复杂的变形，如折叠和扭曲，甚至在动态条件下也是如此。”

彭说，他和他的同事们现在正在努力提高太阳能电池纺织品的能量转换效率。