一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法与流程

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法。

背景技术：

随着智能可穿戴设备的蓬勃发展，人们对轻便价廉的便携式柔性可持续电源的需求日益凸显。人们一直梦想实现一种能够织入衣服的电源技术，其能够收集光、风、身体运动等各种环境能量，并转化为电能来驱动随身电子设备不间断工作。

近年来发展出一类基于摩擦起电效应和静电感应相结合的摩擦纳米发电机(TENG)，这种新型的发电技术能够用来将机械能转化为电能。TENG作为一种能量产生单元，在其内部的电路中，由于摩擦电效应，两个摩擦电极性不同的摩擦材料薄层之间会发生电荷转移而使得二者之间形成一个电势差；在外部电路中，电子在电势差的驱动下在两个分别粘贴在摩擦电材料层背面的电极之间或者电极与地之间流动，从而来平衡这个电势差。与传统的太阳能电池不同，TENG具有高阻抗、大电压、低电流等特点，并且发出来的电是交流信号

尤其是，当摩擦纳米发电机与太阳能电池进行混合输出时，由于其内阻R_TENG远大于太阳能电池的内阻R_DSSC，若进行简单的串联会导致太阳能电池织物DSSC的输出阻抗过大，电流几乎为零。同时由于摩擦纳米发电机输出的电信号的性能为高电压、低电流的交流电，因此由于R_DSSC远小于R_TENG会导致I_DSSC大于I_TENG，采用以上并联的方式，在同时采集光能与机械能时，TENG被短路从而严重的弱化了用于采集机械能的TENG的性能输出。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，包括：

太阳能电池织物由具有纤维结构的光阳极与纤维结构的对电极直接交错编织或缠绕连接组成；摩擦纳米发电机由界面电子吸附能力不同的两部分电极组成，当两部分电极接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电；在太阳能电池织物的光阳极上或对电极上接入具有单向导通特性的元件，然后再与摩擦纳米发电机的两个电极并联，从而匹配两者的电气输出特性，实现同时集成输出。

上述技术方案的有益效果为：解决了摩擦纳米发电机输出阻抗较高，容易通过低阻抗的太阳能电池被短路的技术难题，以提供一种更轻便、易集成，无需人为时时调节的解决方案。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：所述太阳能电池织物包括：纤维结构的光阳极是由在导电纤维基底上组装包括硅、染料敏化的纳米氧化物、钙钛矿、铜银镓硒、砷化嫁、硫化镉、硒化镉、有机半导体等材料构成，其在太阳光照射下向外电路输出电子。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：所述太阳能电池织物的对电极包括：对电极为直径1μm到1mm，并且表面包覆金、铂、导电高分子或含碳材料的导电纤维，该导电纤维的芯层能够是金属纤维、含碳纤维、高分子纤维、玻璃纤维、包裹导电材料的高分子纤维或包裹导电材料的玻璃纤维。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：所述太阳能电池织物的光阳极包括：导电纤维基底能够是金属纤维、含碳纤维、外层包裹导电材料的高分子纤维或外层包裹导电材料的玻璃纤维，导电纤维基底直径为1μm到1mm。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：所述摩擦纳米发电机包括：摩擦纳米发电机有两部分电极共同组成，两部分电极均为能够弯曲的纤维、管、条、带或薄片，当它们接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：所述摩擦纳米发电机中的接触并分离后带正电的电极包括：金属、含碳材料、导电氧化物、导电高分子以及表面包覆导电材料的高分子材料，。其厚度为10μm到1mm。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：所述摩擦纳米发电机中的接触并分离后带负电的电极包括：在厚度为10μm到1mm的金属、含碳材料、导电氧化物、导电高分子或外层包覆导电材料的高分子基底表面，再额外涂覆一层厚度为10nm到100μm的电负性材料，该电负性材料能够是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯醇树脂(PVA)、聚氟乙烯(PVC)、环氧树脂、聚苯乙烯、丁腈橡胶、聚碳酸酯、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氯丁橡胶、乳胶、氟橡胶、表氨醇橡胶、海伯伦橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶的任一种或组合。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：还包括：具有单向导通特性的元件是二极管、整流桥的任意两端或者具有电流方向判断功能的开关元件。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：还包括：光阳极与具有单向导通特性的元件连接，或者对电极与具有单向导通特性的元件连接，或者光阳极以及对电极均与不同的具有单向导通特性的元件连接，但是太阳能电池织物输出的电流方向必须与所连接的具有单向导通特性的元件的导通方向一致。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，优选的，还包括：太阳能电池织物与摩擦纳米发电机并联输出时，光阳极能够直接与摩擦纳米发电机的任意一极或摩擦纳米发电机经过整流器整流后的负电极端相连，也能够在通过具有单向导通特性的元件以后再与摩擦纳米发电机的任意一极或摩擦纳米发电机经过整流器整流后的负电极端相连。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

在太阳能电池织物的光阳极上或对电极上接入具有单向导通特性的元件，如二极管、整流桥及新型的开关元件，同时保持太阳能电池织物输出的电流方向，必须与所连接的具有单向导通特性的元件的导通方向一致，然后再将其与摩擦纳米发电机的两个电极并联，从而匹配两者的电气输出特性，实现同时集成输出。

该系统输出电流稳定，能够集成输出，保证工作稳态，织物材料本身设计合理。尤其针对可穿戴技术领域中的应用，解决了摩擦纳米发电机输出阻抗较高，容易通过低阻抗的太阳能电池被短路的技术难题，以提供一种更轻便、易集成，无需人为时时调节的解决方案。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明太阳能电池对电极与整流二极管连接方式示意图；

图2是本发明太阳能电池光阳极与整流二极管连接方式示意图1；

图3是本发明太阳能电池光阳极与整流二极管连接方式示意图2；

图4是本发明摩擦纳米发电机双层平板示意图；

图5是本发明摩擦纳米发电机单层平板示意图；

图6是本发明摩擦纳米发电机单层织物示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，能够是机械连接或电连接，也能够是两个元件内部的连通，能够是直接相连，也能够通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1，2和3所示，本发明公开一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，太阳能电池织物由具有纤维结构的光阳极与纤维结构的对电极直接交错编织或缠绕连接组成；摩擦纳米发电机由界面电子吸附能力不同的两个电极组成，当两个电极接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电；在太阳能电池织物的光阳极上或对电极上接入具有单向导通特性的元件，然后再将其与摩擦纳米发电机的两个电极并联，从而匹配两者的电气输出特性，实现同时集成输出。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，优选的，所述摩擦纳米发电机中，接触并分离后带负电的电极表面能够包覆薄层高分子材料，该层厚度能够为10nm到100μm，所包覆的高分子材料能够是，聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯醇树脂(PVA)、聚氟乙烯(PVC)、环氧树脂、聚苯乙烯、丁腈橡胶、聚碳酸酯、丁苯橡胶、聚酰亚胺、氯丁橡胶、乳胶、氟橡胶、表氨醇橡胶、海伯伦橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，优选的，所述的太阳能电池织物中，其特征在于：具有纤维结构的光阳极在光照下对外电路流出电子，单根光阳极的直径为1μm到1mm；具有纤维结构的对电极在光照下对外电路流入电子，单根对电极的直径为1μm到1mm。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，优选的，具有单向导通特性的元件能够是二极管、整流桥的其中两端及具有电流方向判断功能的开关元件。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，优选的，能够光阳极与具有单向导通特性的元件连接，也能够对电极与具有单向导通特性的元件连接，还能够光阳极以及对电极均与不同的具有单向导通特性的元件连接，但是太阳能电池织物输出的电流方向必须与所连接的具有单向导通特性的元件的导通方向一致。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，优选的，其太阳能电池织物与摩擦纳米发电机并联输出时，光阳极能够与摩擦纳米发电机的任意一极直接连接，也能够将光阳极与摩擦纳米发电机经过整流器整流后的负电极端相连。

所述太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物同时集成输出的连接方法，优选的，能够光阳极与二极管连接，也能够对电极与二极管连接，还能够光阳极以及对电极均与不同的二极管连接，但是太阳能电池织物的电流输出方向必须与所连接的单向导通的二极管方向一致。

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机织物(TENG)同时集成输出的连接方法。实现该方法的步骤如下：

如图1，2和3所示，(1)太阳能电池两极的构建

太阳能电池织物光照下，对外电路流出电子的具有纤维结构的光阳极，与光照下对外电路流入电子的纤维结构的对电极，直接交错编织或缠绕连接组成。直径为1μm到1mm起收集电子作用的光阳极基底纤维，能够是钛丝、铜丝、化学镀铜修饰后的聚合物；直径为1μm到1mm的对电极能够为金丝、经过离子溅射法镀金后的铜丝、以及化学镀铜修饰后的聚合物。

如图4、5和6所示，(2)摩擦纳米发电机两极的构建

摩擦纳米发电机由界面电子吸附能力不同的两个电极组成，当两个电极接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电；接触并分离后带负电的电极表面能够包覆薄层高分子材料，该层厚度能够为10nm到100μm，所包覆的高分子材料，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯醇树脂(PVA)。接触并分离后带正电的电极材料，如金属片、以及包覆薄层高分子材料电极。

(3)线路的连接

在太阳能电池织物的光阳极上或对电极上接入具有单向导通特性的元件，如二极管、整流桥及新型的开关元件，同时保持太阳能电池织物输出的电流方向，必须与所连接的具有单向导通特性的元件的导通方向一致，然后再将其与摩擦纳米发电机的两个电极并联，从而匹配两者的电气输出特性，实现同时集成输出。

实施例1 太阳能电池织物与双层摩擦纳米发电机的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，然后通过水热生长氧化锌、染料浸泡、CuI涂覆的过程制备出太阳能电池的光阳极。

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：双层摩擦纳米发电机的制作

(1)将厚度仅为0.2mm的聚酰亚胺Kapton薄膜裁剪成4×4cm²的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的A极。

(2)将厚度0.5mm的铝片裁剪成4×4cm2的大小，此记为双层摩擦纳米发电机的B极。

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为3V，短路电流为1mA，功率达到3mW。在只采集机械能时，双层摩擦纳米发电机的开路电压为70V，短路电流为50μA，瞬时功率达到3.5mW。在同时采集光能、机械能时，开路电压为73V，短路电流为1.05mA，瞬时功率达到73.5mW。

实施例2 太阳能电池织物与双层摩擦纳米发电机的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，Cu/Mn的复合金属纤维上通过烧结，生成一层致密的厚度为500nm氧化锌。在100℃下涂覆钙钛矿层，钙钛矿层的厚度为500nm，接着在常温条件下在钙钛矿层表面，形成厚度为200nm的电子传输层，即得到钙钛矿电池的光阳极

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：双层摩擦纳米发电机的制作

(1)将厚度仅为0.2mm的聚酰亚胺Kapton薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的A极。

(2)将厚度0.5mm的铜片裁剪成4×4cm2的大小，此记为双层摩擦纳米发电机的B极。

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为1V，短路电流为1mA，功率达到1mW。在只采集机械能时，双层摩擦纳米发电机的开路电压为85V，短路电流为35μA，瞬时功率达到3.0mW。在同时采集光能、机械能时，开路电压为86V，短路电流为1.35mA，瞬时功率达到116.1mW。

实施例3 太阳能电池织物与双层摩擦纳米发电机的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，然后通过水热生长氧化锌、染料浸泡、CuI涂覆的过程制备出太阳能电池的光阳极。

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：双层摩擦纳米发电机的制作

(1)将厚度仅为0.2mm的聚酰亚胺Kapton薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的A极。

(2)将厚度仅为0.2mm的聚四氟乙烯薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚四氟乙烯薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的B极

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为3V，短路电流为1mA，功率达到3mW。在只采集机械能时，双层摩擦纳米发电机的开路电压为40V，短路电流为20μA，瞬时功率达到0.8mW。在同时采集光能、机械能时，开路电压为43V，短路电流为1.02mA，瞬时功率达到43.86mW。

实施例4 太阳能电池织物与双层摩擦纳米发电机的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，Cu/Mn的复合金属纤维上通过烧结，生成一层致密的厚度为500nm氧化锌。在100℃下涂覆钙钛矿层，钙钛矿层的厚度为500nm，接着在常温条件下在钙钛矿层表面，形成厚度为200nm的电子传输层，即得到钙钛矿电池的光阳极

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：双层摩擦纳米发电机的制作

(1)将厚度仅为0.2mm的聚偏氟乙烯薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的A极。

(2)将厚度仅为0.2mm的聚二甲基硅氧烷薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚四氟乙烯薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的B极

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为1V，短路电流为1mA，功率达到1mW。在只采集机械能时，双层摩擦纳米发电机的开路电压为40V，短路电流为20μA，瞬时功率达到0.8mW。在同时采集光能、机械能时，开路电压为41V，短路电流为1.2mA，瞬时功率达到49.2mW。

实施例5 太阳能电池织物与单层摩擦纳米发电机的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，然后通过水热生长氧化锌、染料浸泡、CuI涂覆的过程制备出太阳能电池的光阳极。

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：单层摩擦纳米发电机织物的制作

(1)通过物理气相沉积的方法，在刻蚀后的纸张上沉积厚度为100nm的铜层，最终形成多孔纸电极。

(2)厚度为25μm的聚四氟乙烯薄膜，通过薄荷醇、异丙醇、去离子水经行清洗后，通过直流溅射的方法在聚四氟乙烯薄膜的一面沉积厚度为100nm的铜层。通过电感耦合等离子体的方法在聚四氟乙烯薄膜的另一面，获得纳米线的阵列。

(3)将多孔纸电极和聚四氟乙烯薄膜上具有纳米线的阵列的一面进行粘连，即构成了单层装的摩擦纳米发电机。其中多孔纸电极的本身作为摩擦纳米发电机的A极，而聚四氟乙烯镀铜面作为摩擦纳米发电机的B极。

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为3V，短路电流为1mA，功率达到3mW。在声压为117dBSPL频率为250Hz时，单层摩擦纳米发电机的开路电压为40V，短路电流为35μA，瞬时功率达到1.4mW。在同时采集光能、声能能时，开路电压为43V，短路电流为1.35mA，瞬时功率达到58.05mW。

实施例6 太阳能电池织物与单层摩擦纳米发电机织物的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，然后通过水热生长氧化锌、染料浸泡、CuI涂覆的过程制备出太阳能电池的光阳极。

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：单层摩擦纳米发电机织物的制作

(1)将厚度仅为0.2mm的聚酰亚胺Kapton薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层。

(2)将两张聚酰亚胺Kapton薄膜镀金的一面，通过双面胶进行相互粘连构成一个整体，然后使用激光刻蚀机将其切割成宽度为1mm的条状。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，条状的摩擦纳米发电机通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可单层摩擦纳米发电机织物。该织物中，经线Cu/Au复合金属纤维作为单层摩擦纳米发电机织物的A极，和聚酰亚胺Kapton薄膜镀金的一面进行连接的导线作为单层摩擦纳米发电机织物的B极。

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为3V，短路电流为1mA，功率达到3mW。在只采集机械能时，双层摩擦纳米发电机的开路电压为80V，短路电流为30μA，瞬时功率达到2.4mW。在同时采集光能、机械能时，开路电压为83V，短路电流为1.03mA，瞬时功率达到85.5mW。

实施例7 太阳能电池织物与单层摩擦纳米发电机织物的并联连接

1：太阳能织物的制作

(1)选用打磨、清洗后的铜丝(直径为200微米)或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，Cu/Mn的复合金属纤维上通过烧结，生成一层致密的厚度为500nm氧化锌。在100℃下涂覆钙钛矿层，钙钛矿层的厚度为500nm，接着在常温条件下在钙钛矿层表面，形成厚度为200nm的电子传输层，即得到钙钛矿电池的光阳极

(2)通过离子溅射的方法，在铜丝(直径0.2mm)的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维，金层的厚度为100nm之间。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物。

2：单层摩擦纳米发电机织物的制作

(1)将厚度仅为0.2mm的聚酰亚胺Kapton薄膜裁剪成4×4cm2的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层。

(2)将两张聚酰亚胺Kapton薄膜镀金的一面，通过双面胶进行相互粘连构成一个整体，然后使用激光刻蚀机将其切割成宽度为1mm的条状。

(3)选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，条状的摩擦纳米发电机通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线。将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可单层摩擦纳米发电机织物。该织物中，经线Cu/Au复合金属纤维作为单层摩擦纳米发电机织物的A极，和聚酰亚胺Kapton薄膜镀金的一面进行连接的导线作为单层摩擦纳米发电机织物的B极。

3：线路的连接

将太阳能电池织物的光阳极和整流二极管的P极相连，整流二极管的N级和双层摩擦纳米发电机的A极连接；将太阳能电池织物的对电极和双层摩擦纳米发电机的B极连接。同时A极处通过导线和电化学工作站的工作电极相连，A极处通过导线和电化学工作站的对电极与参比电极相连。整个回路构成并联。

4：测试

在只有光照的条件下，太阳能织物性能正常输出，开路电压为1V，短路电流为1mA，功率达到1mW。在只采集机械能时，双层摩擦纳米发电机的开路电压为80V，短路电流为30μA，瞬时功率达到2.4mW。在同时采集光能、机械能时，开路电压为81V，短路电流为1.03mA，瞬时功率达到83.43mW。

钙钛矿电池的做法：由FTO导电玻璃作为衬底，在FTO表面涂上二氧化钛致密层和二氧化钛多孔层，再做上多孔支架层，作为钙钛矿材料的支撑结构，将钙钛矿材料填充进去，做上空穴传输层和背电极。这是其基本结构。

其中图1中标号1为DSSC光阳极、2为DSSC对电极、3为DSSC光阳极的基底(铜)、4为导线、5为二极管；

图2中标号1为为DSSC光阳极、2为DSSC对电极、3为DSSC光阳极的基底(铜)、4为导线、5为二极管；

图3中标号1为为DSSC光阳极、2为DSSC对电极、3为DSSC光阳极的基底(铜)、4为导线、5为二极管；

图4中标号1为TENG的电极1、2为TENG的电极表面包覆薄型高分子材料1、3为TENG的电极表面包覆薄型高分子材料2、4为TENG的电极2、5为导线；

图5中标号1为导线、2为TENG的导电电极、3为TENG的电极表面包覆薄型高分子材料。

图6中标号1为TENG的电极表面包覆薄型高分子材料、2为TENG的导电基底、3为对电极(经线)、4为导线。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点能够在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员能够理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下能够对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。