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20.04.2020 | Electronic materials | Ausgabe 21/2020

Journal of Materials Science 21/2020

High-energy conversion-efficiency direct-alternating-current hybrid generator with piezoelectric polylactide and dynamic Schottky diode

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 21/2020
Autoren:
Xiaoran Hu, Ying Hu, Zhen Guo, Shuai Liu, Qian Zhang, Xiaokun Zhang, Yong Xiang
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s10853-020-04649-9) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In this paper, a direct alternating current hybrid generator is proposed through the combination of piezoelectric hydroxyapatite (HA)/polylactide (PLLA) composite film with a graphene/silicon dynamic Schottky diode. The proposed hybrid generator provides an overall energy conversion efficiency of 65% under a single mechanical force. This percentage marks the highest efficiency compared with previously reported piezoelectric generators and dynamic Schottky diode generators. The primary mechanisms of the proposed generator are the built-in electric field separation of the diffusion of carriers in the moving Schottky diode, and the synergistic effect of the hydrogen bond and dipole interactions between HA and PLLA for the direct and alternating part of the proposed HA/PLLA/graphene/silicon hybrid generator, respectively. Moreover, the hybrid generator provides a maximum output voltage of 4.7 V for the alternating output and current of 2.9 μA for the direct output, which can simultaneously illuminate several LEDs. Thus, the proposed generator shows great potential in practical applications for converting mechanical energy for self-powered systems or wearable energy sources.

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