全固态、纤维状、柔性聚合物太阳能电池和超级电容器集成器件

随着现代电子产业的发展,人们迫切希望能够得到柔性的同时具有能量转换和储能功能的集成器件。虽然人们做了一些尝试去研究集成器件来同时实现光电转换和能量储存,但是它们大多是平面状的,非柔性的,并且制作工艺复杂,难以大规模生产应用,同时,它们不能很好的满足未来电子集成器件的发展需求,如轻质、高强、微型化、可编织等。近年来,纤维状光电转换和能量储存器件以其优异的柔性和可编织性受到人们广泛的关注,这其中纤维状染料敏化太阳能电池被广泛研究。然而其诸多缺点如必须封装,器件稳定性差,操作工艺复杂等大大的限制了其应用范围。复旦大学张智涛、彭慧胜等研究人员针对这一问题,进行了深入而细致的研究,采用同轴缠绕碳纳米管薄膜作为对电极的纤维状聚合物太阳能电池代替染料敏华太阳能与超级电容器集成在一起,很好的解决了上述难题,该集成器件同时实现光电转换和能量储存,具有很好的柔性,可以很好的应用在未来的织物中,具有良好的发展前景。

在当前制作线状电池的主要方法是采用两个纤维缠绕在一起的方式,电池具有不错的性能。然而由于染料敏化太阳能电池必须封装,柔性和稳定性差等缺点大大限制了其应用。为了更好的解决这一问题,该研究团队采用钛丝作为基底将聚合物太阳能电池和超级电容器集成上去,同时采用同轴缠绕的具有优异电学和力学性能的多壁碳纳米管薄膜作为太阳能电池和超级电容器的对电极,使得整个纤维状集成器件具有非常好的电化学性能和柔性,整个器件的总的光电转换效率和能量储存效率达到0.84%。整个器件在弯曲1000次后总的效率维持在90%以上,显示出很好的柔性。

该工作中形成的全固态纤维状聚合物太阳能电池和超级电容器集成器件,满足了未来电子集成器件的发展需求,集成到衣物中具有良好的发展前景。