想像在未來,每個人所穿的衣服都內建著可用於監測心率、血壓以及其他重要健康參數的感測器技術。為了讓這些感測器得以持續供電,他們必須整天隨身穿戴著電池嗎?當然不必了。因為在我們的衣物中都安裝著太陽能電池,用於收集太陽能,並為這些感測器供電。

但是,如果你不小心將內建太陽能發電的衣服丟進洗衣機或烘衣機中,那該怎麼辦呢?別擔心,可直接洗滌的防水太陽電池即將面世。

日本東京大學(University of Tokyo)的科學家與理化學研究所(RIKEN)攜手,共同開發了一種纖薄且輕量的太陽能電池,不僅可以編織成織物,還可以在洗滌後仍正常運作。這種電池的表面覆蓋著一層防水塗層,但並不至於對收集太陽能的能力造成不利的影響。

這種新型的半導體聚合物稱為PNTz4T。採用這種彈性體打造的太陽能電池可加以彎曲、拉伸或甚至踩踏,也不會明顯降低其效率。更令人印象深刻的是,這種電池還可以產生每平方公分約7.86毫瓦(mW)的電流。

雖然以前也曾經開發出類似的技術,但沒有一種技術像這些新的防水太陽能電池一樣同時結合能源效率、長期生存能力以及耐腐蝕性元素(如空氣和水)。

20171003_solar_NT02P1 黏貼在襯衫上的超薄型太陽電池,表面覆蓋著防水塗層 (來源:東京大學、RIKEN)

研究人員將這種電池浸泡在水中約2個小時後,發現其效率僅降低了5.4%。研究人員並為這種電池進行壓縮測試,在濕水狀態下經過20次彎曲近一半的測試,同時在上面滴水。而即使在這些情況下,電池仍能保持原有效率的80%。

20171003_solar_NT02P1 (a)超輕薄的軟性有機太陽能電池;(b)將太陽能電池包覆在半徑35um的髮絲上,證實其可極度彎曲的柔韌性;(c)將超薄太陽能電池連接到預拉伸的彈性體,製作出可拉伸太陽能電池;分別展示其平坦(左)、30% (中)和50% (右)的彎曲壓縮(來源:東京大學、RIKEN)

憑藉著這種強勁耐用的太陽能電池技術,零售商可以將其編織於健身和運動服中,從而使得健康監測技術更加時尚、更輕巧。屆時,你的FitBit就不必再像手錶一樣配戴了,因為它將能被編織於你的襯衫中。不久之後,必須待在醫院長期照料的病人也不必隨身攜帶笨重的機器走動,因為他們的衣服中將可包含所有的感測器與健康監護儀。或許有一天,你只需把手機放在衣服口袋中,就可以開始為手機充電——你的褲子將會變成擴充座,透過內建的太陽能電池採集太陽能,並將它轉化為電力。

不過,如果你不小心將一杯紅酒灑在內襯太陽能電池的新襯衫上呢?沒問題,直接扔進洗衣籃準備洗滌吧!

編譯:Susan Hong

(參考原文:How this waterproof solar cell generates power even after it gets soaked,by Warren Miller, contributing writer)