随着科技日新月异，未来身上的衣服说不定晒一晒太阳就可以帮手机充电。近期美国莱斯大学成功研发出可挠式有机太阳能新材料，透过在有机材料添入化学添加剂，可在不影响光电效率的情况下提升太阳能材料的弹性，有助于加速可挠式太阳能的发展。
相较于现今太阳光电主流硅晶太阳能，有机太阳能多由碳基材料等聚合物制成，材料具轻薄、半透明与便宜等优势，虽然转换效率仍不及硅晶的 22%，目前只有少少的 15%，但该技术可透过喷涂或是印刷方式制造，制造成本可说是相当低廉，未来或许只要几个月就能回收装置成本，再加上有机太阳能不容易碎裂，应用范围广泛，可装置在电动车、飞机机翼、建筑物甚至是衣服上，发展潜力不容小觑。
莱斯大学化学和生物分子工程师 Rafael Verduzco 指出，长期以来太阳能领域的科学家都比较注重光电转换效率，虽然这确实相当重要、转换效率也确实与日俱增，但太阳能电池材料的机械性质也是重点，一直忽略也不是个办法。
就好比如果现在拉扯或折一下太阳能电池，就会在活性层发现破裂与受损，进而影响效率。因此莱斯大学为了改善太阳能版又脆又硬的缺点，在太阳能材料添入化学添加剂硫醇烯（thiol-ene），让分子可以跟聚合物相互交联成网状结构，进一步提高材料的弹性。
▲ 莱斯大学透过在聚合物材料加入化学添加剂硫醇烯分子，让两者相互交联形成网状结构，在缓解材料脆硬问题的同时，也不会影响光电转换效率。
要达成这一目标也不简单，硫醇烯过多会降低转换效率，太少会让聚合物结晶在压力下受损。莱斯大学团队也实验指出，假如用添入硫醇烯的材料取代 50% 的活性层，材料的光吸收会降低 50%，电流也会减少。
因此研究进一步将比率降至 20%，实验结果也相当符合团队期待，太阳能电池转换效率并未将低、材料也更加灵活，Verduzco 表示，硫醇烯是小分子，并不会破坏聚合物的特性，因此团队可以用紫外线、加热方式制造新型电池，也可以放着它随着时间的流逝、自然形成网状结构，显然化学反应相当温和与高效，可说是目前的最佳比例。
团队也同时测试材料的伸展性能，通常活性层 P3HT 会在应变值达 6% 时裂开，但当团队添入 10% 硫醇烯，应变值可以提升到 14%，新材料甚至到 16% 才会出现裂缝。Verduzco 指出，虽然研究团队也可以将应变值提升到 30% 以上，但如此一来太阳能电池效率就会降低。
目前研究并未提到现在的光电转换效率是多少，但莱斯大学团队表示他们一直将光电流损失控制在 20% 以内，未来则希望能尝试不同的有机太阳光电材料，同时也盼望可提升新材料的并制造更大的太阳能电池，目前新论文已发表在《Chemistry of Materials》。
- Stretchy solar cells a step closer
（本文由 EnergyTrend 授权转载；图片来源：莱斯大学）
