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具有双功能纳米皱纹减反PDMS薄膜的混合能量收集器,用于增强来自阳光和雨滴的能量转换

DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104188 期刊:Nano Energy 出版年份:2019 更新时间:2025-09-19 17:13:59
摘要: 由太阳能电池和雨滴摩擦纳米发电机(WD-TENG)组成的混合能量收集器被报道可根据环境变化从阳光或雨滴中获取能量。然而现有集成式WD-TENG总会降低太阳能电池的光吸收率,导致其效率下降。本研究引入双功能纳米皱纹聚二甲基硅氧烷(nw-PDMS)薄膜构建混合能量收集器,该薄膜同时作为太阳能电池的减反层和WD-TENG的摩擦电层,同步提升光能和雨滴的能量收集效率。通过减反涂层的显著增透作用,太阳能电池的光电转换效率从12.55%提升至13.57%。此外,凭借nw-PDMS薄膜的高纵横比、表面氟化和强疏水性,WD-TENG的开路电压(VOC-T)和短路电流(ISC-T)分别大幅增强385.5%和299.1%。本研究提出的双功能nw-PDMS薄膜为设计高输出性能混合能量收集器提供了简便策略,该方法适用于硅基太阳能电池及其他类型光伏器件。
作者: Xiaolan Liu,Ke Cheng,Peng Cui,Hui Qi,Huaifang Qin,Guangqin Gu,Wanyu Shang,Shujie Wang,Gang Cheng,Zuliang Du
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研究概述 实验方案 设备清单

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总之,本研究展示了一种由硅基太阳能电池和WD-TENG组成的混合能量收集器,可根据天气条件收集太阳能或雨滴能。通过在太阳能电池表面引入纳米皱纹PDMS(nw-PDMS)涂层,降低了入射光反射率,从而增强电池内部的光吸收,将能量转换效率从12.55%提升至13.57%。此外,这种双功能nw-PDMS涂层还能作为WD-TENG的摩擦电层收集雨滴能量,扩展了太阳能电池的工作条件范围,形成有效补充。与聚二甲基硅氧烷(p-PDMS)基WD-TENG相比,基于nw-PDMS的WD-TENG的开路电压(VOC-T)和短路电流(ISC-T)分别提升了385.5%和299.1%,这归因于纳米皱纹结构和疏水特性。本研究为开发同时高效收集太阳能与雨滴能的高性能混合能量收集器提供了策略。由于制备工艺简便,该方法可无障碍推广至各类太阳能电池,展现出优异的普适性和广阔应用前景。

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