日本研究機構RIKEN和東京大學的科學家將所謂的有機電化學晶體管(OECT) - 一種可以測量各種生物功能的裝置 - 整合到一個柔性的有機太陽能電池中。為此，他們開發了一種采用太陽能發電新技術的傳感器，開發出一種生物兼容的自供電心臟監護儀，人們可以直接在皮膚上佩戴。

“我們開發了一種人性化，超靈活的有機傳感器，由陽光驅動，可作為自供電心臟監護儀，”RIKEN緊急物質科學中心項目的研究人員之一Kenjiro Fukuda表示。 RIKEN新聞稿。

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研究人員已經花了一段時間將能量收集技術整合到可穿戴設備中，以消除對笨重電源的需求。跟蹤人體生命體征并收集其他潛在診斷信息的醫療和健身設備是該技術最早的一些類型。

對于下一代可穿戴設備，研究人員正在考慮使用生物相容性材料 - 結合可靠的自供電源 - 因此它們可以直接貼合人體皮膚。研究人員在新聞發布會上說，像RIKEN研究人員開發的技術這樣的進步是向這個方向邁出的一步，不僅消除了體積，還消除了與現有技術相關的生物相容性和實用性問題。

Fukuda表示，RIKEN團隊開發的技術的關鍵是在太陽能電池的光吸收器上使用納米光柵表面。這允許高光轉換效率(PCE)和光角獨立性，提供前所未有的電源穩定性。

“雖然已經實現了具有高功率轉換效率和機械/熱穩定性的超薄太陽能電池，但是由于它們在機械變形和角度下的不穩定輸出功率，尚未證明超薄太陽能電池與傳感器的集成。改變，“福田解釋說。“使用納米光柵結構的好處對于可穿戴電源非常重要，因為它們很容易變形到復雜的三維生物組織和皮膚上。”

他說，納米光柵結構使研究人員可以達到10.5%的PCE和每克重11.46瓦的高功率比。這接近科學家認為15%的“神奇數字”，使有機光伏技術與現有的硅基技術競爭。此外，在900次循環的重復壓縮測試中，該器件的PCE降低僅為25%，從9.82%降至7.33% - 與60度光角下的非光柵器件相比，PCE增益高出45%，Fukuda說。

研究人員發現，該裝置在10,000勒克斯的照明水平下工作效果最佳 - 大約相當于在陽光明媚的晴天在陰涼處看到的光。與連接到電池的類似設備相比，該設備的噪音更小，可能是因為缺少電線。

“重要的特征是所需的電壓非常小 - 小于1伏 - 這與太陽能電池的集成是一致的，”Fukuda解釋說。“當然，實現OECT與太陽能電池的整合有很多嘗試和錯誤。”

福田說，這項技術已經表現得非常好，足以用來監視某人的心跳。將來，如果準確性得到改善，可以對其進行優化，以用作醫療用的不易察覺的心電圖系統。Fukuda補充說，研究人員計劃繼續改進設備，使電源更加穩定，并進一步整合其他類型的傳感器和技術，以擴展其功能。