浙江大學林時勝團隊:水分子極化驅動動態PN結直流發電機

2021-02-15 Research科學研究

浙江大學信電學院林時勝領導的高效發電與信能一體化團隊近來發現了基於動態肖特基二極體結構的高電流密度直流發電機，並提出基於半導體理論的物理圖像（Adv. Mater., 2019, 31, 1804398; Matter, 2019, 1, 639; Adv. Sci., 2019, 6, 1901925）。隨後擴展到半導體PN結二極體中，建立相應的半導體理論框架（Arxiv:1901.00701; Research, 2019, 5832382; iScience, 2019, 22,58）。進一步發現相同半導體間也可以輸出直流電，系統完善了的動態半導體二極體的半導體理論框架，驗證了半導體費米能級差與界面內建電場在載流子輸運過程的重要作用（Research, 2020, 5714754）。由於高度極化的水分子可以作為導電介質，在動態二極體中引入極化水分子作為移動電介質，可以實現將低能、無序的水流能源轉換為連續直流電；同時解決了動態二極體界面損耗的問題，提高發電器件壽命。動態PN結水流發電機如圖1所示，水滴位於PN結的中間界面，隨著水滴任意方向的移動，極化載流子在PN結界面反彈產生電輸出。

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