Boosting electrical output of nanostructured silicon hydrovoltaic device via cobalt oxide enabled electrode surface contact

材料科学 电极 光电子学 纳米技术 制作 接触电阻 氧化钴 纳米线 图层(电子) 医学 病理 物理化学 化学 冶金 替代医学
作者
Beibei Shao,Chunfang Xing,Yuhang Song,Conghui Jiang,Guilin Bai,Tao Song,Ruiyuan Liu,Yusheng Wang,Baoquan Sun
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:106: 108081-108081 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.108081
摘要

Hydrovoltaic device exploits the omnipresent water evaporation or vapor through functional materials to generate power in a facile and environmentally manner. However, overlooking of the interfacial contact between electrodes and materials is one of the dominant hindering factors in further improving the electrical outputs. Here, we report a high-efficiency silicon nanowire (SiNW) arrays-based hydrovoltaic device featuring a cobalt oxide (CoOx) layer between the top electrode and SiNWs. The CoOx layer functions as a hole-selective layer that reinforces the interfacial charge selectivity and suppresses carrier recombination. Crucially, the unique design of the CoOx-capped SiNWs architecture enables surface contact with the top electrode instead of point contact, which expands the geometric contact area and provides minimal interfacial contact resistance. Benefiting from this facile yet effective contact structure design, the device yields an open-circuit voltage of 0.83 V, a short-circuit current of 160 μA, and a maximum power density of 20 μW·cm-2 (a record among analogous devices). We also showcase that the output power of four series-connected devices viably actuates various colored light-emitting diode (LED) arrays of 25 bulbs. This finding would initiate a promising orientation toward the fabrication of high-performance hydrovoltaic devices.
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