研究目的
设计一种轻质、低成本、具有显著光生电荷生成与存储能力的自充电电源单元，命名为自充电光电电源单元（SCPPC），用于清洁能源转换与存储应用。
研究成果
该研究成功制备出具有约90%电活性β相、介电常数约525的高介电SDS/PVDF薄膜，从而研发出性能优异的自充电光能电池(SCPPC)。该SCPPC实现了约1.2V的开路电压、约450F/m2的比面电容、约90mWh/m2的能量密度、约54W/m2的功率密度、约3.78%的整体效率及约89%的储能效率。该器件持续运行超过35天，并具备驱动多彩LED的能力，展现出应用于便携式和大规模电子设备的潜力。
研究不足
该研究未明确提及局限性，但潜在方面包括：溶液浇铸工艺在大规模生产中的可扩展性、超出35天不同环境条件下的稳定性，以及与商业储能系统相比的效率。对于更高浓度的SDS，可能需要优化以避免空隙形成。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过溶液浇铸法合成SDS/PVDF复合薄膜，以实现高介电性能和电活性β相。通过将高介电薄膜与ZnO纳米颗粒-曙红Y-PVP染料薄膜（作为光电子发生器）集成，制备了SCPPC。设计原理是将能量收集与存储整合于单一单元中。
2：样本选择与数据来源：
材料包括PVDF颗粒、SDS、PVP、ZnO纳米粒子、正磷酸、曙红Y和FTO涂层玻璃。样品制备采用PVDF中不同SDS浓度（1-25质量%）。
3：实验设备与材料清单：
设备包括X射线衍射仪（型号D8，布鲁克AXS公司）、FTIR光谱仪（FTIR-8400S，岛津）、DSC（DSC-60，岛津）、场发射扫描电镜（INSPECT F50）、数字LCR表（安捷伦E4980A）、数字万用表（安捷伦U1252A）和静电计（是德科技B2985A）。材料如第2.1节所列。
4：0）、数字LCR表（安捷伦E4980A）、数字万用表（安捷伦U1252A）和静电计（是德科技B2985A）。材料如第1节所列。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：通过将PVDF溶解于DMSO，加入SDS，搅拌、超声处理并干燥来合成SDS/PVDF薄膜。SCPPC制备包括将染料溶液浇铸在FTO上，将储能薄膜置于铝箔上并连接电极。表征包括XRD、FTIR、DSC、FESEM、介电测量以及光照和黑暗条件下的器件性能测试。
5：数据分析方法：
数据分析包括利用FTIR吸光度计算β相分数，使用LCR表数据计算介电性能，以及利用指定公式计算器件参数（如电容、能量密度和效率）。
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X-ray diffractometer
Model-D8
BrukerAXS Inc
To verify the formation of β phase in pure PVDF and SDS/PVDF samples using Cu-Kα irradiation.
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FTIR spectrometer
FTIR-8400S
Shimadzu
To investigate the electroactive β phase nucleation by scanning in the wavenumber range from 400cm?1 to 1100cm?1.
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Differential scanning calorimeter
DSC-60
Shimadzu
To investigate the thermal behavior of the films by heating from 30°C to 200°C.
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Field emission scanning electron microscope
INSPECT F50
Netherland
To study the morphology and microstructure of the pure PVDF and PDS films.
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Digital LCR meter
E4980A
Agilent
To measure capacitance and tangent loss within the frequency range 20Hz to 2MHz for dielectric properties.
E4980A/E4980AL Precision LCR Meter
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Digital multi-meter
U1252A
Agilent
To measure the output characteristics of the fabricated photo power cell under light illumination and dark conditions.
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Electrometer
B2985A
Keysight
To measure the output characteristics of the fabricated photo power cell under light illumination and dark conditions.
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Tungsten bulb
Used for illuminating the SCPPC during charging tests with different intensities.
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Light emitting diodes
Used to demonstrate the practical application of the SCPPC by lighting up multi-colored LEDs.
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