新型透明柔性平面電化學能源器件

下一代透明柔性電子學器件由于其透明、便攜、可植入、可佩戴輕便等諸多優勢特點成為新一代電子學器件的發展方向。柔性透明的電源将是這些電子産品的重要組成部分，但目前鮮有報道。目前主流能源器件有太陽能電池、超級電容器、锂離子電池、堿性電池等。針對目前能源器件中通常采用的三明治結構在實現透明和柔性中普遍存在的彎折情況下兩極間易接觸短路、多次彎折情況下電極活性層易脫落、透光性不好等難題，有必要設計出一種新的器件結構，使電源器件同時具備柔性和透明兩大功能。

最近，beat365官方网站俞大鵬教授研究團隊的趙清副教授和碩士研究生李恒等在前期柔性太陽能電池工作（Adv. Funct. Mater. 22, 2775 (2012)）基礎上，在國際上首次提出一種采用半導體ZnO納米線陣列作為器件納米基元，可同時實現透明和柔性的新型平面光伏器件結構。該結構是在柔性塑料材料襯底上的陰極和陽極進行梳齒狀平行交叉排列的微米結構陣列。作為兩個演示案例，制備出了具有梳齒狀結構的染料敏化太陽能電池和超級電容器，器件透過率和反複彎折下的性能均優于傳統的三明治結構電化學器件。相比于傳統三明治結構，具有以下顯著優勢：1）由于獨特的梳齒狀結構設計，器件本身具備良好透光性能，可實現半透明功能。2）由于陰極和陽極同時被集成在一個平面内，使器件可承受巨大外部應力，保持器件完整，呈現優異彎曲性能。3）由于獨特平面電極設計，陰極和陽極之間無需添加隔離物，并且可完全避免短路情況發生。該器件結構具備很好的普适性，可推廣至其他光伏或儲能器件，可為下一代透明柔性電子學器件提供高性能的透明柔性電源器件，具有廣泛的應用前景。研究結果2月26日發表在 Nano Letters (DOI: 10.1021/nl4000079)上。

本研究工作得到了科技部重大科學研究計劃、國家自然科學基金委以及國家重點實驗室的資助。