近期，程纲教授课题组的研究成果“Hybrid Energy Harvester with Bi-Functional Nano-Wrinkled Anti-Reflective PDMS Film for Enhancing Energies Conversion from Sunlight and Raindrops”在国际著名刊物Nano Energy (IF=15.548, JCR一区)上发表。

文章链接：文章连接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104188

太阳能电池可以将太阳辐照能量直接转化为电能，且光电转化过程中不会带来附加的环境污染，从而受到人们的关注。但是，由于太阳光辐照在时间和空间上分布不均衡，降低了太阳能电池在复杂多变的自然环境中的工作效率。所以，将太阳能电池与其他能源采集形式相结合，发展复合式的能量采集器，对于电能的高效获取和稳定输出具有重要的实际意义。然而，传统水滴摩擦纳米发电机的引入方式，影响了太阳能电池的光吸收，造成太阳能电池效率的降低。

在本工作中，程纲教授研究团队在复合能量采集器中制备了一种纳米褶皱结构的PDMS薄膜，该薄膜不仅可以提高水滴摩擦纳米发电机的电学输出，同时可以通过减反射提高太阳能电池的光吸收和电池效率。纳米褶皱结构的PDMS薄膜可以减少入射光的反射，提高入射光的利用率，使Si太阳能电池的效率从12.55%提高到了13.57%。同时，由于PDMS薄膜的高比表面积、强疏水性，使水滴摩擦纳米发电机的开路电压和短路电流分别提高了385.5%和299.1%。利用PDMS薄膜所兼具的疏水性和减反射的多重功能，使复合能量采集器对太阳光和雨滴能量的采集效率同时得到了增强，为发展高性能复合能量采集器提供了思路和方法。而且，这种复合能量采集器的制备方法简单方便，也适用于其他类型的太阳能电池体系，具有普适性和广阔的应用前景。

图1. (a)复合能量采集器结构和制备流程图；(b)图案化PDMS表面SEM图；(c)未氟化处理PDMS薄膜AFM图；(d)氟化处理后的PDMS薄膜AFM图。

图2. (a)ITO、平面PDMS/ITO、褶皱表面结构PDMS/ITO的透射光谱图；(b)不同结构太阳能电池效率测试图(插图为裸露、平面PDMS覆盖和褶皱表面结构PDMS覆盖的太阳能电池光学照片图)；(c)、(d)分别为不同光入射角度VS V_OC和PCE值拟合曲线。

图3 (a)电压、电流和(b)输出功率随外接阻抗变化关系曲线；(c)复合能量收集器对电容充电电路示意图；(d)复合能量采集器对电容充电V-t曲线。

博士生刘小兰、程轲教授和崔鹏博士为论文的共同第一作者，程纲教授和杜祖亮教授是本文的共同通讯作者。本工作得到国家自然科学基金委、河南省科技厅和河南大学的经费支持。