理研の物理学者が開発した太陽電池は、光を電気に変換する能力に大きな影響を与えることなく伸ばすことができる。したがって、次世代のウェアラブルエレクトロニクスに電力を供給するのに有望です。

今日のスマート ウォッチは、さまざまな健康指標を監視できますが、特定の医療用途向けに、より専門的なウェアラブル デバイスが開発されています。ただし、このようなデバイスは定期的に充電する必要があります。

この必要性を解消するために、研究者たちは柔軟でウェアラブルな製品の開発を模索しています。太陽電池。ただし、これらの太陽電池が伸びたときに性能が低下しないようにすることが重要です。体の動き日常生活の中で。

「私たちは非常に薄くすることに重点を置いており、フレキシブルデバイス。しかし、そのようなデバイスには本質的な伸縮性はありません」と理化学研究所創発物性科学研究センターの福田健次郎氏は説明する。「むしろ、それらは食品を包むために使用されるラップに似ており、おそらく1％または2％伸ばすことができます」でも破れやすいので10%は無理です。

福田氏と彼のチームは、本質的に伸縮性のある太陽電池を開発することで、この問題を克服しようとしている。

「私たちのアプローチは非常にシンプルです。デバイスのすべての機能層に伸縮性のある素材を使用します」と福田氏は言います。「しかし、コンセプトはシンプルですが、各層の伸縮性とそのパフォーマンスのバランスをとらなければならないため、この方法は非常に困難です。」

今回、福田氏らは、優れた伸縮性を示す高性能フレキシブル太陽電池を実現した。研究というのは、出版された日記でネイチャーコミュニケーションズ。

細胞の電力変換効率太陽電池が 50% 伸ばされたとき (つまり、元の伸長されていない長さの 1.5 倍に伸ばされたとき) は、わずか 20% しか低下しません。さらに、10% ずつ 100 倍に伸ばした後も、初期の電力変換効率の 95% を維持します。

このようなデバイスの伸縮性を実現する鍵となったのは、イオンEと呼ばれる有機化合物を太陽電池の電極層に組み込んだことだった。彼らは、電極の伸縮性を高めるために ION E を追加しましたが、これには別の予期せぬ利点があることを発見しました。それは、電極とその上下の層の間の接着力を強化することでした。

「これは私たちにとって嬉しい驚きでした」と福田氏は言う。「ION E が層間の接着力を高めるとは予想していませんでした。」

この２つの効果のおかげで、電極上の活性層（光を電子に変換する層）からの歪みの一部を吸収し、デバイス全体の伸縮性を向上させることができます。

長期的な目標は、大面積の伸縮可能な有機太陽電池を作成することだと福田氏は指摘する。「これを達成する上での障害の 1 つは、生成された電気を伝えるために使用されるポリマーの導電率が低いことです」と彼は言います。「私たちは現在、このボトルネックを克服する方法を検討しています。」