体积小可降解！新型海绵状光伏电池将令心脏起搏器等迎来福音

财联社上海6月20日讯（编辑 黄君芝）随着太阳能技术的进步，效率更高，成本更低，越来越多的美国人开始使用它为家庭供电。事实上，根据太阳能产业协会（SEIA）的数据，美国太阳能装机容量估计为972吉瓦，占美国供电能力的3%以上。

除了常规应用外，科学家们还在不断改进技术尝试更多的可能性。在一项新的研究中，芝加哥大学的科学家们发现在太阳能电池上打些小孔能改善性能，进而提升医疗设备的功效。发表在《自然-材料》上的这篇论文描述了一种制造太阳能电池的全新方法：通过在顶层蚀刻孔使其成为多孔状态，就象一块“海绵”。

这项创新可以为微创心脏起搏器或类似的医疗设备奠定基础。它可以搭配一个小型光源，以减少目前植入心脏起搏器的笨重电池的体积。该论文的第一作者Aleksander Prominski说，“我们认为这为这一领域的进一步改进打开了许多可能性。”

一直以来，该团队感兴趣的领域之一就是制造可以由光供电的设备。我们最熟悉的技术是太阳能电池，但它们也可以使用任何光源，包括人造光源。当在体内工作时，这种设备被称为光电化学电池，可以从植入体内的微小光纤中获得动力。

通常，太阳能电池需要两层，这可以通过将硅与另一种材料（如金）结合来实现，也可以通过在每个硅层中混合不同种类的原子来实现。但芝加哥大学科学家发现，如果他们把一层做成多孔的，像海绵一样，就能用纯硅制造出太阳能电池。

由此产生的柔软灵活的电池直径可以小于5微米，大约是一个红细胞的大小。然后，它可以搭配一根光纤，这种光纤可以制作得像人类的一缕头发一样细——极大地减少了植入物的整体尺寸，使其对身体更友好，而且不太可能产生副作用。

与传统太阳能电池的制造方法相比，多孔电池具有多重优势，在保持最终产品功效的同时简化了生产过程。研究人员说，“你可以在几分钟内做出来，而且这个过程不需要高温或有毒气体。”

然后，为了提高这种材料刺激心脏或神经细胞的能力，他们用氧等离子体来氧化表层。在这种情况下，氧化实际上有助于使硅材料具有亲水性，对水有吸引力，这将提高对生物组织的信号。最后，通过添加一个几个原子厚度的金属氧化物层，可以进一步提高设备的性能。

由于所有的部件都可以被制成可生物降解的，所以科学家们可以想象该技术被用于短期的心脏治疗。不需要进行第二次手术切除，几个月后这些部位就会自然降解。这种创新的方法也可能对心脏再同步化疗法特别有用，这种疗法旨在纠正左右心室不能及时跳动的心律失常，因为这种设备可以放置在心脏的多个区域以提高覆盖率。

此外，研究人员还对神经刺激的可能应用感到兴奋。他们说，“你可以想象将这种装置植入手腕或手部有慢性神经退化的人身上，以缓解疼痛。”

最后这种制造太阳能电池的新方法也可以用于可持续能源或其他非医疗应用。由于这些太阳能电池被设计成在液体环境下工作最好，芝加哥大学的科学家们认为它们可以用于人造树叶和太阳能燃料等应用。

据悉，该团队正在与芝加哥大学的心脏研究人员合作，进一步开发最终用于人类的技术。他们还与芝加哥大学波尔斯基创业与创新中心合作，将这一发现商业化。