在将纤维做成电池且可以充电后,科学家又开始奇思妙想:为什么不充分利用最丰富的能源——太阳能——进行自供电呢?太阳能既清洁,又方便。如今的太阳能电池板还比较笨重,如果将太阳能电池做成纤维就会轻便很多。其实这很简单,只要把光电活性材料和导电的纤维结合起来就可以了,光电活性材料通过吸收光把光能转化成电能,这是太阳能电池的基本原理。如下图中所示,纤维太阳能电池通常采用两种结构:同轴结构和缠绕结构。对于同轴结构的纤维太阳能电池,在一根高曲率的纤维电极表面沉积厚度均匀的多层组分,并且在形变过程中保持多个界面之间的稳定性,这对制备工艺提出了很高的要求;缠绕结构的纤维太阳能电池是将外层电极转换为纤维的形态,活性材料可以分配在两根纤维电极上,降低了多层活性材料制备的工艺难度,是目前纤维电池较广泛采用的一种结构。
纤维太阳能电池的同轴结构和缠绕结构
表征太阳能电池的一个最重要的参数是光电转化效率,即光有百分之多少转化成电,现在纤维太阳能电池的最高光电转换效率已经超过12%。纤维太阳能电池要做成衣服的话,在使用过程中不可避免地会发生弯折,而在弯折过程中它的光电转化效率可以保持不变(即使是在弯折1 000次以后)。如果一件衣服的80%用纤维太阳能电池编织,每天产生的电能可以把36部手机的电充满,能够满足大部分的生活需求。当然,它还可以为智能手环、心率监测仪、血氧仪等可穿戴电子设备连续、有效地供电,实现自供电自运行。这不仅引起了工业界的兴趣,时装界也特别感兴趣,他们认为“智能+时尚”会是可穿戴式技术发展的未来趋势。也许只需5~10年,这种可发电的太阳能电池衣服就可以出现在我们的生活中。