由于缺乏可持续的自充电电源，可穿戴智能电子设备（如智能手机、智能手表和医疗传感器）的应用因其有限的使用寿命而受到阻碍。通过开发一种灵活的、可自充电、同步采集和存储能量的光电电容器可以克服上述不足。

近日，韩国全北国立大学Jae-Wook Kang报道了将有机太阳能电池（OSCs）作为产能介质，超级电容器（SCs）作为能量存储介质，通过自下而上的方法制备了光电容纤维。首次在超薄全印刷金属嵌入的透明导电电极（ME-TCEs）上制备了大面积（5 cm×5 cm）、柔性有机太阳能电池(F-OSCs)和柔性超级电容器（F-SCs）。

文章要点

1）研究人员使用手术刀切开制备的F-OSCs和F-SCs，获得条状F-OSCs（SF-OSCs）和F-SCs（SF-SCs）。有趣的是，SF-OSCs和SF-SCs在切割后的性能没有下降。SF-OSCs的PCE值约为6.43%，而SF-SCs的面电容约为52 mF cm⁻²。

2）研究人员将SF-OSCs和SF-SCs垂直堆叠在一起，并用紫外光固化聚合物包裹，形成光电容（OSC-SC）纤维。研究发现，由单个光电电容纤维产生的功率输出不足以给电子器件供电。因此在实际可穿戴智能器件应用中，需要一个功能齐全的光电电容模块。

3）研究人员将8根光电容纤维以2串×4并联的方式连接起来，构成了一个光电容模块，并将该模块编织成一个织物网络。实验结果显示，该编织型光伏组件在一个太阳光（100 mW cm^-2）照射下，在5 min内产生3.2 V的电压输出，在3 mA的放电电流下，最终的光转换和存储效率（η）为4.94%。结果显示，该光电容模块能够为商用LED供电。

这项工作中展示的光电电容纤维和自充电模块具有高度的重复性，可兼容现有的卷对卷（R2R）批量生产工艺，用于制造轻便和便携的可穿戴设备。

参考文献

Won-Yong Jin, et al, Scalable, All-Printed Photocapacitor Fibers and Modules based on Metal-Embedded Flexible Transparent Conductive Electrodes for Self-Charging Wearable Applications, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202003509

https://doi.org/10.1002/aenm.202003509