本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。自主无线传感器、低功耗消费类电子产品、智能家居和物联网的发展正在发生着一场革命,所有相关的技术都需要高效率和易于集成的能量收集设备为其供电。预计未来几十年内,数十亿个无线传感器将被安装在室内环境中。在超薄可弯曲基板上的室内光伏(PV)电源如果能够为电子元件提供足够的能量,同时保持体积小、方便和经济,则有可能促进这些技术创新。这种类型的能源供应将消除对电池的需求,并提供无缝集成。这些技术要求在薄的柔性基板上的光伏电池能够在室内人工照明条件下提供优异的性能,其光谱和照度在家庭、商店和办公室中普遍存在(即到勒克斯)。这些值比室外在阳光下的光照度低2至3个数量级,是典型的太阳能电池的标准测试条件。一个由来自三个国家的研究人员组成的国际团队在《CellReportsPhysicalScience》杂志上发表了他们的项目成果。该小组成员来自罗马-托尔韦尔加塔大学混合和有机太阳能中心、哥伦比亚内瓦的Surcolombiana大学和德国德累斯顿的Fraunhofer有机电子研究所。他们报告了在卷对卷铟锡氧化物(ITO)涂层的超薄柔性玻璃(FG)基板上制造的柔性钙钛矿光伏电池(PSCs)的室内发电,具有优异的透光率(80%)、片材电阻(13Ω/平方)和弯曲性,在20.5mm曲率下超过了个弯曲过程。他们在超薄柔性玻璃上优化了钙钛矿光伏电池,在SnO2紧密层上加入了介孔支架,实现了效率的大跃进,在和勒克斯的LED照明下,效率分别达到20.6%(16.7μW/cm2功率密度)和22.6%(35.0μW/cm2)。所获得的效率代表了任何柔性和可弯曲的室内光伏电池技术的最高效率,并以60-90%的幅度超过了之前在柔性基板上表现最好的钙钛矿光伏电池。以每克重量(W/g)为单位的瓦特功率比塑料PET薄膜上的同类产品高40-55%,比刚性玻璃上的产品高一个数量级。这些数字强调了这些超薄和超轻能源器件在室内电子元件中集成的潜力。所有的钙钛矿光伏电池的活性层都是在低温下通过溶液处理的方式沉积的,这意味着在超薄柔性玻璃上的器件卷对卷制造不仅可以在ITO层实现,未来还可以通过印刷技术实现所有其他层的器件。此外,即使是柔性玻璃,也能对已知可降解钙钛矿材料的气体形成异常有效的渗透阻隔,使这种技术成为未来室内电子器件的潜在电源。论文标题为《PerovskitePhotovoltaicsonRoll-To-RollCoatedUltra-thinGlassasFlexibleHigh-EfficiencyIndoorPowerGenerators》。
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