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2024-03-28 00:43:47
理化学研究所創発物性科学研究センターの研究者と共同研究者らは、防水性と柔軟性を兼ね備えた有機光起電力フィルムを開発した。これにより、太陽電池を衣服に貼り付けることができ、雨に降られたり洗濯された後でも正常に機能することができる。
有機太陽光発電の潜在的な用途の 1 つは、ウェアラブル電子機器、つまり、衣服に取り付けて、たとえばバッテリー交換を必要とせずに医療機器を監視できるデバイスを作成することです。 しかし、研究者らは、フィルムの柔軟性を低下させることになる追加の層を使用せずに防水性を達成するのは困難であることを発見しました。
現在、出版されている作品では、 ネイチャーコミュニケーションズ、科学者のグループはまさにそれを行うことができました。 彼らは、柔軟性を低下させずに防水にするのは難しいという、以前のデバイスの重要な制限を克服するという課題に取り組みました。 光起電力フィルムは通常、複数の層で構成されています。 太陽光から特定の波長のエネルギーを捕捉し、このエネルギーを使用して電子と「電子正孔」を陰極と陽極に分離する活性層があります。 電子と正孔は回路を介して再結合し、電気を生成します。 以前のデバイスでは、正孔を輸送する層は通常、積層によって順次作成されていました。
しかし、今回の研究では、研究者らはアノード層（この場合は銀電極）を活性層上に直接堆積させ、層間の密着性を向上させた。 彼らは、フィルムを摂氏 85 度の空気に 24 時間さらす熱アニーリング プロセスを使用しました。 この論文の筆頭著者である Sixing Xiong 氏によると、「層を形成するのは大変でしたが、それを達成できてうれしく思い、最終的に厚さわずか 3 マイクロメートルの膜を作成することができました。テストの結果が楽しみです。」
グループがテストから得たものは非常に励みになるものでした。 まず、フィルムを完全に水に4時間浸漬したところ、まだ初期の性能の89パーセントが残っていることがわかりました。 次に、フィルムを水中で 30 パーセントずつ 300 回引き伸ばしたところ、そのような処理を行ったにもかかわらず、フィルムの性能が 96 パーセント保持されていることがわかりました。 最終テストとして、洗濯機のサイクルを実行したところ、これまでに達成されたことのない試練を乗り越えることができました。
論文の責任著者の一人である福田健次郎氏は、「私たちが開発したのは、より一般的に使用できる方法です。将来を見据えて、空気への暴露などの他の領域でのデバイスの安定性を向上させることで、強い光や機械的ストレスに耐えられる超薄型有機太陽電池をさらに開発し、実際に実用的なウェアラブルデバイスに使用できるようにする予定です。」
研究グループにはRKEN CEMSのほか、東京大学と中国の華中科技大学からもメンバーが参加した。
#曲げたり水に浸したりできる太陽電池