想象在未來, 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).
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%.
(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