給力︱能在雨天發電！我國科學家利用摩擦納米技術發明新型太陽能電池

據中國光學期刊報道，蘇州大學功能納米與軟物質研究院的科學家日前在ACS Nano上發表論文，稱其研發出一種基於摩擦納米發電機（Triboelectric Nanogenerator, TENG）技術開發的混合材料太陽能電池板，可以在晴天和雨天時均能進行發電並存儲電能。

由蘇州大學功能納米與軟物質研究院的孫寶全教授課題組與孫旭輝教授課題組合作的這項研究，主要利用雨滴在材料表面運動產生的摩擦納米發電效益，而在雨天時收集電能。

利用雨滴在材料表面的運動收集摩擦發電效益

基於摩擦納米發電機的自供電感測系統，可利用外部環境機械振動產生電能從而實現供電。

在這一案例中，科研者們採集了來自於太陽能電池材料表面的雨滴滑落運動產生的摩擦，混合太陽能電池板頂層材料採用了聚二甲硅氧烷聚合物，而下一層採用了聚(3,4-乙烯二氧噻吩)- 聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS) 。

在雨滴下落時，頂層被激活， 聚合物與下一層接觸，而PEDOT/PSS材料的薄膜則充當起了兩者的共同電極，使得摩擦納米發電機直接向太陽能電池供電，讓後者從前者收集電能。

而在晴天時，材料都是透明的，以確保光伏電池能夠正常收集太陽能。

摩擦納米發電機的四種基本工作模式

資料顯示，摩擦納米發電機具有垂直接觸-分離、水平滑動、單電極、獨立層等四種基本工作模式，是一項顛覆性技術並具有史無前例的輸出性能和優點。

與經典電磁發電機相比，其在低頻下的高效能是同類技術無法比擬的，同時它還可以作為自驅動的感測器來感知由機械觸發所產生的靜態和動態過程的信息。

麥克斯韋位移電流理論對科技與產業的影響

物理學認為，納米發電機將是麥克斯韋位移電流繼電磁波理論和技術後在能源與感測方面的另一重大應用，有可能引領技術革新並深刻改變人類社會。

由位移電流推導出的電磁波理論、和電磁感應現象和電磁場統一理論，不僅催生出天線廣播、電視電報、雷達微波、無線通信和空間技術，也在飛機、船舶、宇宙飛船以及電力和微電子工業中得到極大應用。

而由位移電流第二分量基於媒介極化的特點催生出壓電納米發電機和摩擦納米發電機，則將極大地推動新能源技術和自供電感測器技術的發展，使納米發電機能源系統在物聯網、感測器網路、新能源甚至大數據等影響未來人類發展的重大方面得到廣泛的應用。

來源 |中國光學期刊

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