单片集成光电池实现具有竞争力的电压

联网智能设备和传感器可以通过实时监控消费品和建筑物的消耗来提高其能源效率。在物联网概念下开发的此类微型设备需要尽可能紧凑的能源才能自主运行。

在单个系统中同时生成、转换和存储能量的单片集成电池可用于此目的。

弗莱堡大学卓越生活、自适应和能源自主材料系统集群(livMatS)的科学家团队开发了一种单片集成光电池，由有机聚合物电池和多结有机太阳能电池组成。

该电池由弗莱堡大学的RodrigoDelgadoAndrés和UliWürfel博士以及乌尔姆大学的RobinWessling和BirgitEsser教授博士介绍，是第一个由有机材料制成的单片集成光电池，放电电位达到3.6伏特。因此，它是此类能够为微型设备供电的首批系统之一。该团队在《能源与环境科学》杂志上发表了他们的研究结果。

多结太阳能电池和双离子电池的组合

研究人员开发了一种可扩展的光电池方法，使他们能够用五个活性层制造有机太阳能电池。

“该系统利用该太阳能电池实现了4.2伏的相对较高电压，”Wessling解释道。该团队将这种多结太阳能电池与所谓的双离子电池结合起来，与传统锂电池的阴极不同，双离子电池能够以高电流充电。

通过仔细控制光照强度和放电速率，以这种方式构建的光电池能够在不到15分钟的时间内快速充电，放电容量高达22毫安时/克(mAhg-1)。结合3.6伏的平均放电电势，该器件可提供每克69毫瓦时(mWhg-1)的能量密度和每克95毫瓦(mWg-1)的功率密度。

“因此，我们的系统为有机光电池领域更深入的研究和进一步发展奠定了基础，”韦斯林说。

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