基于氧化卤化铋的光增强摩擦电纳米发电机

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:27
文章英文标题
Bismuth oxyhalide based photo-enhanced triboelectric nanogenerators
正文
利用窄禁带( ~ 1.8   eV )半导体的宽吸收特性,我们报道了基于铋碘化物( BiOI )的光增强摩擦电纳米发电机( TENG )。在透明导电氟掺杂氧化铟锡( FTO )衬底上,摩擦正BiOI的恒电位沉积为同时利用光增强电荷产生和摩擦电效应提供了途径。将BiOI / PDMS TENGs应用于摩擦负极聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜,在光照条件下,BiOI / PDMS TENGs的输出电压提高了21 %,电荷密度提高了38 % (短路电流密度提高了26 % ),总功率密度提高了74 % (从0.25   Wm-2 (黑暗)到0.44   Wm-2 (光照) )。相应地,开尔文探针力显微镜( KPFM )观察到照明BiOI的平均表面电位(从~ 25   mV到~ 300   mV )急剧增强,称之为表面光电压( SPV ),对于孤立接地的BiOI / FTO电极,这种增强的SPV呈缓慢下降( ~ 3.5   h ),归因于BiOI的高介电常数、深表面态和陷阱的存在以及与周围环境的电荷交换缓慢。因此,这项工作不仅为通过光吸收提高TENG的机电效率提供了途径,而且还可用于电磁辐射和光电探测器的自供电检测。
文章内容(英文)
Utilizing wide absorption characteristics of a narrow bandgap (~1.8 eV) semiconductor, we report on Bismuth Oxyiodide (BiOI) based photo-enhanced triboelectric nanogenerator (TENG). The potentiostatic deposition of tribo-positive BiOI on transparent, electrically conducting Fluorine doped Indium Tin Oxide (FTO) substrates provides a pathway to exploit concurrently the photo-enhanced charge generation and triboelectric effects. When utilized against tribo-negative polydimethylsiloxane (PDMS) films, under illumination, the BiOI/PDMS TENGs’ output was significantly enhanced, wherein an increase of 21% in output voltage, 38% in charge density (26% in short-circuit current density), and 74% in overall power density (from 0.25 Wm\u003csup\u003e−2\u003c/sup\u003e (in dark) and 0.44 Wm\u003csup\u003e−2\u003c/sup\u003e (under illumination)), respectively, was observed. Correspondingly, a dramatic enhancement (from ~25 mV to ~300 mV) in the average surface potential, termed as surface photovoltage (SPV), for the illuminated BiOI was observed by Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). For an isolated, grounded BiOI/FTO electrode, this enhanced SPV was slow-decaying (~3.5 h) and is attributed to the high dielectric constant, presence of deep surface states and traps within BiOI, and slow charge-exchange with the ambient environment. The work thus not only provides an approach for the enhancement of mechanical-to-electrical efficiency of TENGs by light absorption but can also be utilized for self-powered detection of electromagnetic radiation and photodetectors.
来源出处
Journal|[J]Nano EnergyVolume 89, Issue PB. 2021.
谷歌学术影响力
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DOI
https://doi.org/10.1016/J.NANOEN.2021.106419

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