日本理研與東大開發出皮膚貼片型心電監測器，太陽能驅動

科技 10-13

日本理化學研究所（以下簡稱「理研」）與東京大學組成的聯合研發小組，成功開發出了利用「超薄型有機太陽能電池」來驅動，測量心電波形的「皮膚貼片型心電監測器」。

利用此次的研究成果，有望實現新一代獨立驅動型感測器件，可以隨時監測身體數據等。

此次，聯合研發小組開發了柔性超薄有機太陽能電池和皮膚貼片型感測器，將二者組合在一起，無需外部電源即可驅動心電監測器，成功獲得了高精度信號。由此可實現無需擔心電力消耗和佩戴於人體時的負擔，並且能連續獲得身體數據的基本技術。

相關研究論文發表在英國科學雜誌《自然》（9月27日號）上。

【研究方法與成果】

聯合研發小組首先開發了柔性超薄有機太陽能電池。製作的太陽能電池的能源轉換效率（將太陽能轉換為電力的效率）刷新了目前柔性有機太陽能電池的全球最高效率（10.0％），達到10.5％。同時還解決了此前存在的課題，成功降低了對光入射角度的依賴性。

取得成功的關鍵是確立了在超薄型基板上形成納米尺寸規則線狀凹凸圖案「納米光柵結構」的技術。研發小組在厚度為1μm（微米，1μm為一百萬分之一米）的超薄基板上的太陽能電池的「電子注入層和半導體聚合物層」，分別形成了高度為數十nm（納米，十億分之一米）、周期約為700nm的納米圖案（圖1）。這種周期性納米光柵結構能調節光的折射率，降低太陽能電池表面的光反射，同時可以增強薄膜內部的光散射，並在金屬電極上引發表面等離子體共振效應，因此能更加有效地將入射光用於發電。由此大幅提高了能源轉換效率，同時抑制了有利於環境光發電的光入射角度導致的效率變化。