摘要
3D光伏（3DPVs）在下一代能源系统中具有巨大潜力，因为它们能够最大化空间利用率和功率输出。然而，大多数已报道的3DPVs仍不适用于可变形的应用场景。当3DPVs与机械可变形平台集成时，会出现一个根本性的权衡：实现较大的机械延展性通常会导致覆盖面积的减少。在这里，我们提出了一种由单一材料制成的、采用机械折纸编码技术的3D剪纸平台，该平台能够实现具有前所未有的延展性和覆盖面积的可编程3DPVs。折纸技术可以将二维几何结构转化为三维形态，为克服延展性和覆盖面积之间的长期矛盾提供了一种有效的结构策略。基于这一概念，我们引入了一种受折纸启发的机械编码方案，将可编程的折叠行为嵌入到结构中。通过简单的伸展-释放循环，可以启动单元折叠并完全激活折纸结构，从而实现超高的延展性（500%）和初始的有效覆盖面积（225%），同时在极端变形和重复循环条件下保持稳定的光伏输出。为了确保可靠的电气集成，我们与结构共同制备了一种内在可集成的纳米根锚定的AgNWs–In–Ga多相合金导体，这种导体提供了稳定的导电性，并实现了可逆的堆叠和连接操作。这种方法突出了几何可编程性作为自由形态光伏技术的关键推动因素，为多功能3D能源系统的发展铺平了道路，这些系统可用于自适应设备和城市能源收集。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。
