【研究背景】 近年来，可穿戴电子产品已经被广泛应用于多功能娱乐、智能监控、个人医疗保健和锻炼管理中，并逐渐改变了人们的生活方式。于此同时，不断增加的能源消耗和日益增长的环境意识引发了对绿色和可再生能源的日益增长的需求。太阳能是世界上最丰富、最清洁的可持续能源。随着光电转换技术的不断改进，太阳能在能源系统中所占的比例越来越大，并有望在未来成为传统化石燃料能源的理想替代品。然而，由于太阳光不连续和不稳定的特点，太阳能电池直接为可穿戴电子设备供电并不可靠。将光伏电池(PVCs)与储能设备(ESDs)相结合，构成自供电系统，为解决阳光可用性限制提供一个可行的方法。同时，自供电能源系统被认为是未来可穿戴电子设备的一个非常有前景的发展方向。自供电能源系统不仅可以使电子设备在没有外部电源的情况下持续运行，还有助于可穿戴电子设备向智能化和小型化发展。 到目前为止，基于柔性PVCs和柔性ESDs的多种类型的自供电能源系统已经被开发并作为可穿戴电子设备的能源。虽然这些具有多功能的可穿戴电子产品已被尝试用于各种应用，但因其受到制造过程复杂、成本高、功能单一、设计不成熟等影响，这些电子设备距离商业应用依然很远。此外，虽然之前的一些综述论文也提到了自供电技术。但是在这些综述中，作者通常只重点关注系统的某个特定部分，如能量收集、能量存储或是可穿戴传感器等，而很少讨论自供电系统整体。同时，对自供电系能源统在可穿戴设备领域应用以及整个系统的能源转换效率、可靠性、耐用性和面临的挑战等相关问题讨论的也比较少。总的来说，可穿戴自供电能源系统的发展仍处于起步阶段，需要迫切探索更先进的功能材料和更高效的制备策略，以促进自供电能源系统的发展，实现大规模的生产和市场应用。 【工作介绍】有鉴于此，香港城市大学谭超良教授、曾志远教授与四川大学赵江琦副研究员等人综述了自供电可穿戴电子器件的最新进展，并对这一领域目前面临的主要问题和未来发展方向做了讨论。该工作在Journal of Materials Chemistry A上以题为“Recent advances in wearable self-powered energy systems based on flexible energy storage devices integrated with flexible solar cells”在线发表(https://doi.org/10.1039/D1TA02493K)。 【文章要点】1）在这篇综述中，作者通过对不同的组成模块进行分类，将可穿戴自供电能源系统的最新进展和未来前景进行了全面的总结（如图1所示）。首先，基于不同的光转换机制，介绍了PVCs研究进展，包括硅太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池。然后，根据不同的储能机制，总结了ESDs的最新进展，包括超级电容器、锂离子电池、锌离子电池等。同时，介绍了自供电能源系统在可穿戴电子设备中的各种功能应用，如运动监测、脉搏监测、汗液监测和气体检测等。 2）对于自供电能源系统，PVCs 和ESDs 的集成方式也很重要，其不仅会影响最终自供电能源系统的整体能量收集/存储效率，还会影响最终产物的外观、灵活性和耐用性。因此，该篇综述汇总了目前自供电系统中PVCs 和ESDs 的不同集成方式以及各自的优缺点啊。 3）为了促进自供电可穿戴电子设备的发展，作者最后概述了自供电能源系统目前仍面临的挑战和未来研究前景。图1. PVCs与柔性ESDs集成的自供电能源系统的重要应用示意图 综合而言，该工作总结了自供电能源系统的研究进展，为自供电可穿戴电子设备的设计提供一个清晰的概述，有助于推动这一领域的创新和发展。 Jiangqi Zhao, Jiajia Zha, Zhiyuan Zeng and Chaoliang Tan, Recent advances in wearable self-powered energy systems based on flexible energy storage devices integrated with flexible solar cells, Journal of Materials Chemistry A, 2021, DOI:10.1039/D1TA02493K