新型透明柔性平面电化学能源器件

下一代透明柔性电子学器件由于其透明、便携、可植入、可佩戴轻便等诸多优势特点成为新一代电子学器件的发展方向。柔性透明的电源将是这些电子产品的重要组成部分，但目前鲜有报道。目前主流能源器件有太阳能电池、超级电容器、锂离子电池、碱性电池等。针对目前能源器件中通常采用的三明治结构在实现透明和柔性中普遍存在的弯折情况下两极间易接触短路、多次弯折情况下电极活性层易脱落、透光性不好等难题，有必要设计出一种新的器件结构，使电源器件同时具备柔性和透明两大功能。

最近，威廉希尔williamhill官网俞大鹏教授研究团队的赵清副教授和硕士研究生李恒等在前期柔性太阳能电池工作（Adv. Funct. Mater. 22, 2775 (2012)）基础上，在国际上首次提出一种采用半导体ZnO纳米线阵列作为器件纳米基元，可同时实现透明和柔性的新型平面光伏器件结构。该结构是在柔性塑料材料衬底上的阴极和阳极进行梳齿状平行交叉排列的微米结构阵列。作为两个演示案例，制备出了具有梳齿状结构的染料敏化太阳能电池和超级电容器，器件透过率和反复弯折下的性能均优于传统的三明治结构电化学器件。相比于传统三明治结构，具有以下显著优势：1）由于独特的梳齿状结构设计，器件本身具备良好透光性能，可实现半透明功能。2）由于阴极和阳极同时被集成在一个平面内，使器件可承受巨大外部应力，保持器件完整，呈现优异弯曲性能。3）由于独特平面电极设计，阴极和阳极之间无需添加隔离物，并且可完全避免短路情况发生。该器件结构具备很好的普适性，可推广至其他光伏或储能器件，可为下一代透明柔性电子学器件提供高性能的透明柔性电源器件，具有广泛的应用前景。研究结果2月26日发表在 Nano Letters (DOI: 10.1021/nl4000079)上。

本研究工作得到了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金委以及国家重点实验室的资助。