來自韓國大學與東國大學的研究團隊近期發佈了一項針對有機太陽能電池的新分子塗層技術。根據團隊的報告，這項創新使得單一設備能同時充當太陽能電池和光檢測器，成功消除了以往兩者之間的技術矛盾。傳統的太陽能電池設計旨在迅速移動電荷以最大化發電效率，而光檢測器則需要抑制電荷移動，以便能夠檢測微弱的光信號。這種相互衝突的特性使得研究人員通常需要將它們分開設計，但這項新技術的出現顯示，這一局面將被改變。
這一突破的關鍵在於使用了一種由苯和磷酸組成的單一分子塗層，簡稱為 BPA。當將 BPA 應用於常見的透明電極（例如氧化銦鉍，ITO）時，BPA 將形成一種自組裝的單分子層，並與表面化學鍵合。這種設置實現了界面能量的有效對齊，使得設備能夠高效地提取電荷，從而適合用於太陽能電池的運作，同時能夠抑制背景噪音，這對於光檢測來說至關重要。
該技術的意義不言而喻，因為現有的室內太陽能電子產品，例如智能傳感器、可穿戴設備及物聯網設備，都需要電力來運行。而電池的壽命有限，將設備硬接線並不總是可行。然而，室內光線充足，但普通太陽能電池並未針對這種環境進行優化。到目前為止，使用者需要兩個分開的設備，分別用於收集光線和檢測光線，這無疑增加了成本和空間需求。
新開發的 BPA 光檢測器-太陽能電池使得單一膜片能夠同時具備發電和光檢測的功能，這一膜片能在典型的室內照明（1,000 lux LED，2700K）下運行。根據測試結果，該技術在室內環境下的轉換效率達到 28.6%，這一數據顯示出它比傳統塗層更具優勢。此外，經過 1,000 小時的室內光照測試後，該技術的性能仍保持在 87% 的穩定水平。這一新技術也能夠在不損失效率的情況下擴展到更大的尺寸，並且具有顯著的成本效益，成本效益比現有材料高出近 9 倍。
從更大的角度來看，這一新膜片使得無需電池和充電的自供電室內設備成為可能。這項技術可能在可穿戴設備、智能建築傳感器、工業監測系統，甚至微型監控系統中發揮重要作用。它還應該與柔性電子設備（可彎曲/可穿戴系統）兼容，進一步促進更便宜、更可持續的物聯網生態系統的發展。
這項研究不僅有趣，還是一個經典案例，展示了小改變可以帶來大影響。在這種情況下，僅僅在界面上添加一個分子便解決了多功能室內設備多年來面臨的問題。研究團隊通過這一工作證明，故意簡化（使用簡單的分子）是解決問題的關鍵。這可能會加速室內光伏技術的廣泛應用，降低成本和材料使用，並為預期在家庭、工廠和醫療保健中出現的數十億智能設備供電。這一突破有望為新一代無電池傳感器和可穿戴設備提供動力，使室內電子設備變得更加便宜、高效和可持續。
