韩国团队发现单个分子可以将室内太阳能电池变成自供电的光传感器。
有机太阳能电池的代表性图像。
来自高丽大学（Korea University）和东国大学（Dongguk University）的一组研究人员创造了一种用于有机太阳能电池的新型分子涂层。据该团队称，这项创新现在使单个设备能够同时充当太阳能电池和光电探测器，而无需进行通常的权衡。
这一突破还解决了这两种技术之间的主要冲突，即太阳能电池旨在快速转移电荷以实现最大发电量，而光电探测器旨在抑制电荷移动，以便它们能够检测微弱的光信号。由于它们相互冲突，研究人员通常将它们作为单独的器件；然而，由于这一新的突破，情况已不再如此。这是通过使用一种由单一的简单苯和膦酸分子（简称 BPA）制成的新涂层来实现的。
当应用于常见的透明电极（氧化铟锡，或 ITO）时，BPA 会形成自组装单层（仅一个分子厚），与表面化学键合。这种设置使界面上的能级对齐成为可能，因此器件可以有效地提取电荷，从而有利于太阳能电池的运行。它允许它抑制背景噪音，这有利于光检测。
太阳能电池光电探测器
这很重要，因为当前的室内太阳能电子产品，例如智能传感器、可穿戴设备和物联网 （IoT） 设备，需要电源才能运行。电池会耗尽，并且并不总是可以硬接线。
室内光线充足，但普通太阳能电池没有针对它进行优化。到目前为止，您需要两个独立的设备：一个用于收集光，一个用于检测光，这使成本和空间要求增加了一倍。新型 BPA 光电探测器太阳能电池现在允许在一张薄膜上实现双重功能，使其能够同时产生电力并检测光。BPA 薄膜在典型的室内照明（1,000K 时 2700 勒克斯 LED）下工作。
经过测试，研究人员发现它在室内达到了 28.6% 的效率，优于传统涂层。它也保持稳定，在室内光照 1,000 小时后表现出 87% 的性能。新技术还应该能够很好地扩展到更大的尺寸，而不会损失太多效率。它也非常便宜，性价比比现有材料高出近 9倍。
从更大的角度来看，新薄膜使无需电池和充电的自供电室内设备成为可能。它可能被证明对可穿戴设备、智能建筑传感器、工业显示器甚至微型监控系统很有用。
检测光线并发电
它还应该与柔性电子设备（可弯曲/可穿戴系统）兼容。BPA 薄膜也可以成为通往更便宜、更可持续的物联网生态系统的途径。这项研究不仅有趣，而且还是一个小小的改变如何产生巨大影响的经典案例。在这种情况下，只需在界面上添加一个分子，就解决了多年来一直阻碍双功能室内设备的问题。
为此，该团队表明，刻意简化（一种极简主义分子）不是复杂性，而是关键。这可以加速室内光伏的大规模采用，降低成本和材料使用，同时为家庭、工厂和医疗保健领域预期的数十亿智能设备提供动力。这一突破可以为新一代无电池传感器和可穿戴设备提供动力，使室内电子产品更便宜、更高效、更可持续。
（消息来源：interestingengineering.com, Advanced Materials）
