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Lead-free perovskite Cs3Sb2Cl3I6 via additive engineering for enhancing output performance of optoelectronic and triboelectric coupled nanogenerator
Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2024-11-06 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.110451 Ling Ding, Zhan Wei, Xiao-Yan Zeng, Kan Fang, Gui-Gen Wang
Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2024-11-06 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.110451 Ling Ding, Zhan Wei, Xiao-Yan Zeng, Kan Fang, Gui-Gen Wang
Perovskite-based triboelectric nanogenerators (TENGs) are emerging as promising renewable energy devices that achieve optoelectronic and triboelectric coupling on their own to improve electric output. Nevertheless, the coupled electric output is susceptible to low triboelectric and optoelectronic properties due to internal defects of perovskites and limitations in film quality. Hence, in this work, additive engineering was used to introduce poly(ethylene oxide) (PEO) polymer into lead-free perovskite Cs3 Sb2 Cl3 I6 precursor to modulate the crystal growth and passivate the crystal defects and optimize film quality, which can synergistically optimize optoelectronic and triboelectric properties. Under illumination, the open-circuit voltage (V O C ) and the short circuit current (I SC ) of unmodified Cs3 Sb2 Cl3 I6 -based TENG are 116 V and 11.4 μA through optoelectronic and triboelectric coupling effects, respectively. In contrast, the V O C and I SC of TENG based on Cs3 Sb2 Cl3 I6 modified by PEO are up to 184 V and 19.1 μA, respectively, which increases by 58.62 % and 67.54 %. The maximum power density can reach 2.13 W m−2 . Most importantly, the PEO-modified Cs3 Sb2 Cl3 I6 -based TENG exhibits excellent stability, which can maintain 90.9 % of its initial triboelectric output within 40 days. This work declares that ligand modification is an effective strategy to improve the electric output of coupled TENG, providing a new perspective for achieving high-performance perovskite-based TENG, and photothermal therapy by monitoring both human motion and environmental light intensity.
中文翻译:
通过增材工程制备无铅钙钛矿 Cs3Sb2Cl3I6 用于提高光电和摩擦电耦合纳米发电机的输出性能
基于钙钛矿的摩擦纳米发电机 (TENG) 正在成为有前途的可再生能源设备,它们自行实现光电和摩擦电耦合以提高电力输出。然而,由于钙钛矿的内部缺陷和薄膜质量的限制,耦合电输出容易受到低摩擦电和光电特性的影响。因此,在本工作中,采用增材制造技术将聚环氧乙烷 (PEO) 聚合物引入无铅钙钛矿 Cs3Sb2Cl3I6 前驱体中,以调节晶体生长并钝化晶体缺陷并优化薄膜质量,从而协同优化光电和摩擦电性能。在光照下,通过光电和摩擦耦合效应,未改性的 Cs3Sb2Cl3I6 基 TENG 的开路电压 (VOC) 和短路电流 (ISC) 分别为 116 V 和 11.4 μA。相比之下,PEO 改性的基于 Cs3Sb2Cl3I6 的 TENG 的 VOC 和 ISC 分别高达 184 V 和 19.1 μA,分别提高了 58.62 % 和 67.54 %。最大功率密度可达 2.13 W m−2。最重要的是,PEO 改性的基于 Cs3Sb2Cl3I6 的 TENG 表现出优异的稳定性,可在 40 天内保持其初始摩擦电输出的 90.9%。这项工作宣称配体修饰是提高耦合 TENG 电输出的有效策略,为实现高性能钙钛矿基 TENG,以及通过监测人体运动和环境光强度进行光热疗法提供了新的视角。
更新日期:2024-11-06
中文翻译:
通过增材工程制备无铅钙钛矿 Cs3Sb2Cl3I6 用于提高光电和摩擦电耦合纳米发电机的输出性能
基于钙钛矿的摩擦纳米发电机 (TENG) 正在成为有前途的可再生能源设备,它们自行实现光电和摩擦电耦合以提高电力输出。然而,由于钙钛矿的内部缺陷和薄膜质量的限制,耦合电输出容易受到低摩擦电和光电特性的影响。因此,在本工作中,采用增材制造技术将聚环氧乙烷 (PEO) 聚合物引入无铅钙钛矿 Cs3Sb2Cl3I6 前驱体中,以调节晶体生长并钝化晶体缺陷并优化薄膜质量,从而协同优化光电和摩擦电性能。在光照下,通过光电和摩擦耦合效应,未改性的 Cs3Sb2Cl3I6 基 TENG 的开路电压 (VOC) 和短路电流 (ISC) 分别为 116 V 和 11.4 μA。相比之下,PEO 改性的基于 Cs3Sb2Cl3I6 的 TENG 的 VOC 和 ISC 分别高达 184 V 和 19.1 μA,分别提高了 58.62 % 和 67.54 %。最大功率密度可达 2.13 W m−2。最重要的是,PEO 改性的基于 Cs3Sb2Cl3I6 的 TENG 表现出优异的稳定性,可在 40 天内保持其初始摩擦电输出的 90.9%。这项工作宣称配体修饰是提高耦合 TENG 电输出的有效策略,为实现高性能钙钛矿基 TENG,以及通过监测人体运动和环境光强度进行光热疗法提供了新的视角。