Carbon Dot-Based Composite Films for Simultaneously Harvesting Raindrop Energy and Boosting Solar Energy Conversion Efficiency in Hybrid Cells

材料科学 能量转换效率 能量收集 透射率 太阳能 纳米发生器 太阳能电池 光电子学 复合数 能量(信号处理) 纳米技术 工程物理 复合材料 电气工程 物理 工程类 压电 量子力学
作者
Lingyun Wang,Yu Wang,Han Wang,Guoqiang Xu,Aaron Döring,Walid A. Daoud,Jianbin Xu,Andrey L. Rogach,Yi Xi,Yunlong Zi
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:14 (8): 10359-10369 被引量:66
标识
DOI:10.1021/acsnano.0c03986
摘要

Energy harvesting has drawn worldwide attention as a sustainable technology, while combining several approaches in a single device to maximize the overall energy output holds great promise to offer valuable technologies able to alleviate the energy crisis. Here, we present a hybrid cell composed of a silicon solar cell and a water-droplet-harvesting triboelectric nanogenerator (WH-TENG) with the capacity of harvesting both solar and raindrop energies. A transparent and solution processable carbon dot-based composite film is introduced as a dual-functional layer, acting as the transmittance enhancement layer of the solar cell as well as an ionic conductor of the WH-TENG. At an optimal loading of carbon dots in the composite, the significant enhancement of transmittance in visible spectral range increases the short-circuit current density of the solar cell, which results in an increase of its power conversion efficiency from 13.6% to 14.6%. In addition, the transparent WH-TENG consisting of fluorinated ethylene propylene as a triboelectrification layer can generate a maximum power of 13.9 μW by collecting raindrop energy. This study provides a promising strategy to boost the energy conversion through multiple sources with the aid of a dual-functional layer for enhancing solar cell performance as well as harvesting raindrop energy.
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