CN105337560B - 一种复合能源装置和发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型复合能源装置和发电方法，该复合能源装置由太阳能电池和覆盖在太阳能电池表面的透明摩擦发电机构成。针对雨季或晚上，用透明的摩擦发电机代替太阳能电池表面最上层的商用保护板，组成一种新型的复合能源装置。在晴天时，太阳光透过摩擦发电机后，太阳能电池照常收集太阳光能量进行光伏发电，在雨天光伏发电效率大幅降低时，辅以摩擦发电机收集雨水能量进行摩擦发电。透明摩擦发电机一方面作为不影响光电转换效率的太阳能电池保护板，另一方面，又可以收集自然界中雨水的能量。本发明将单一利用光伏发电的太阳能电池板拓展为复合能源电池系统，是一种全新的复合型绿色能源装置，具有广泛的实际应用价值。

Description

一种复合能源装置和发电方法

技术领域

本发明涉及一种新型复合能源装置，特别是涉及可以同时或分别收集太阳能和雨水能量的复合绿色能源系统和发电方法。

背景技术

当前社会，传统能源的匮乏及其带来的污染等问题，已经引起了人们的高度关注。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的环境友好型能源，是最有前途的新能源之一。太阳能电池利用光电效应或光化学效应将太阳能直接转化为电能，是太阳能利用的最有效形式。目前，太阳能电池已经被成熟的商业化，广泛的应用于屋顶、道路以及空旷而日照充足的地方进行光伏发电，成为我们日常生活不可或缺的一种发电方式。

在实际生产中，为了避免环境的污染和破坏，延长太阳能电池的使用寿命，太阳能电池的表面一般都会被覆盖一层透明的玻璃保护板。在晴天时，太阳能电池可以有效的收集太阳光的能量进行光伏发电，然而在雨天或夜晚时，太阳能电池的发电效率急剧下降甚至消失，这时候的电池板便无法正常工作提供电能。

发明内容

本发明针对雨季中因日照不足或没有日照的情况下，太阳能电池发电效率急剧下降的问题，提出用透明的摩擦发电机覆盖在太阳能电池表面，代替太阳能电池表面最上层的保护板，组成一种新型的复合能源装置。这种新型复合能源装置，在晴天时，照常收集太阳光能量进行光伏发电，而在雨天光伏发电效率大幅降低时，同时收集雨水能量进行摩擦发电。该发明中的透明摩擦发电机一方面可以作为太阳能电池的保护层，不影响太阳能电池的光伏效率，另一方面，又可以收集自然界中雨水的能量，是对光伏发电的一种有益补充。

为实现上述目的，本方法提出一种复合能源装置，包括：太阳能电池和覆盖在太阳能电池上的摩擦发电机，其中：

所述摩擦发电机自下而上由透明衬底、透明导电层和透明摩擦层依次层叠组成，其中，所述摩擦层的下表面完全覆盖所述导电层，所述导电层与等电位电连接。

优选的，所述摩擦层的表面为疏水结构。

优选的，所述摩擦层的表面具有超疏水性，超疏水接触角大于150°。

优选的，所述摩擦层表面具有微纳结构层，所述微纳结构层为纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构，以及由前述结构形成的阵列。

优选的，所述微纳结构层与所述摩擦层的材料相同。

优选的，所述微纳结构层为通过光刻蚀、化学刻蚀和等离子刻蚀的方法在所述摩擦层的上表面制备；或者所述微纳结构层在制备摩擦层材料时直接形成。

优选的，所述摩擦层的材料为透明绝缘材料。

优选的，所述绝缘材料为下列材料中的一种或者几种：聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯。

优选的，所述摩擦层的厚度为50nm-1mm。

优选的，所述透明导电层的材料为透明导电膜TCO、氧化铟锡透明导电膜ITO、掺氟氧化锡透明导电膜FTO或掺铝氧化锌透明导电膜AZO。

优选的，所述透明衬底、透明导电层和透明摩擦层均为柔性材料；或者，所述透明衬底、透明导电层和透明摩擦层均为硬性材料。

优选的，所述透明衬底材料为PET薄膜、玻璃或石英。

优选的，所述摩擦发电机紧密贴合封装并固定于太阳能电池上表面；

或者，所述摩擦发电机与太阳能电池之间通过支撑体互相隔离开，在所述摩擦发电机和太阳能电池之间形成空隙。

优选的，所述空隙的厚度为1mm-5mm。

优选的，所述太阳能电池是表面具有微纳凹凸结构的单晶硅太阳能电池。

优选的，所述太阳能电池为单晶硅太阳能电池，自下而上由底电极层、p+背反射层、单晶p型硅层、n+发射层、氮化硅膜、栅格状银线以及氧化铟锡ITO电极构成。

优选的，所述太阳能电池为有机物柔性太阳能电池或染料敏化太阳能电池。

优选的，所述透明导电层通过导线连接负载或检测装置后接地电位或者等电位电路。

优选的，所述摩擦发电机还包括整流元件，上述整流元件连接在所述透明导电层与等电位之间。

优选的，所述摩擦发电机摩擦层的表面与地面的夹角范围为20°至70°。

优选的，所述摩擦发电机与所述太阳能电池均为平板状，所述摩擦发电机置于所述太阳能电池上方。

相应的，本发明还提供一种发电方法，采用上述任一项所述的复合能源装置，太阳光透过所述摩擦发电机照射到所述太阳能电池进行光电转换；

和/或，带电荷的雨滴或流动的雨水与所述摩擦发电机的透明摩擦层表面接触后分离，在所述透明导电层上产生感应电荷并在透明导电层与等电位之间形成电流。

优选的，所述摩擦发电机的接入电阻为5M-15M。

与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

1、本发明首次提出了一种新型复合能源装置，用于同时或分别收集自然界中不同天气状况下的太阳能和雨水能量。该复合能源电池系统由两套独立的发电组件构成，下层是太阳能电池，通过光伏效应收集日照中的太阳光能量；上层是透明的摩擦发电机，通过摩擦或接触发电而收集下雨天雨水的静电能，同时摩擦发电机还可以承担太阳能电池表面的环境保护板的角色。

2、本发明提出并制作的新型复合能源装置，晴天时能够保证太阳能的有效光电转换，雨天光伏发电效率大幅降低时，摩擦发电机收集雨水能量进行发电输出，是对太阳能的一种有益补充。本发明拓展了单一利用光伏发电的太阳能电池板为复合能源装置，是一种全新的复合型绿色能源装置，在雨水较多的地区和雨水较多的季节，具有广泛的实际应用价值。

3、本发明中的摩擦发电机的各层材料，在太阳光波段是透明的，几乎无吸收，类似现有商用太阳能电池板的保护板，不影响太阳能电池对日光的吸收，即不影响太阳能电池板的光电转换效率。

4、摩擦发电机的摩擦层的表面，可以进行微米、纳米结构修饰或者进行表面化学改性，增强摩擦层的超疏水性，并进而提高发电机的电学输出特性。

5、摩擦发电机的摩擦层表面的疏水的微纳结构层同时具有自清洁的功能，将有助于摩擦发电机的摩擦层维持一干净表面，对于使用在户外大自然环境中，可确保可长时间洁净并提供有效输出。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明复合能源装置的结构示意图；

图2为复合能源装置中摩擦发电机的摩擦层表面包括微纳结构层的结构示意图；

图3为复合能源装置中太阳能电池表面包括微纳结构层的结构示意图；

图4为复合能源装置中摩擦发电机和太阳能电池之间包括空隙的结构示意图；

图5为复合能源装置中摩擦发电机的工作原理示意图；

图6为摩擦发电机的输出电压、电流密度曲线，和连接并通过电阻情况下电压、电流密度及输出功率密度的变化曲线；

图7为随着摩擦发电机的摩擦层与雨水下落方向之间的夹角不同时，摩擦发动机的输出电压和电流密度结果。

具体实施方式

现有的太阳能电池，在晴天可以有效的收集太阳光的能量进行光伏发电，然而在雨天或夜晚时，太阳能电池的发电效率急剧下降甚至消失，无法正常工作提供电能。

摩擦发电机是近两年发明的一种新型的将机械能转化为电能的技术，利用得失电子能力不同的两种材料之间的互相摩擦，发生表面电荷转移，能够将广泛存在的机械能，如风能、各种运动物体的动能、以及人体活动如步行、跑动、跳动等形式的能量转变为电能，为小型电子器件如便携设备等提供电源。尤其最近新发现，水与一些材料也可以摩擦起电，这样摩擦发电机就可以捕获自然界中与水相关的能量，例如：水流、海浪、雨水等。

本发明采用透明的摩擦发电机与太阳能电池相结合，组成一种新型的复合能源装置。晴天时，该系统中的太阳能电池可以收集太阳光能量进行光伏发电，而在雨天太阳能电池发电效率较低时，摩擦发电机可以收集雨水能量进行摩擦发电。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细、清楚地阐述。

图1是本发明提供的复合能源装置的一种典型结构的示意图，包括：太阳能电池1、和覆盖在太阳能电池1上的摩擦发电机，其中：摩擦发电机自下而上由透明衬底2、透明导电层3和透明摩擦层4依次层叠组成，其中，摩擦层3的下表面完全覆盖导电层2，透明导电层2与等电位电连接。

太阳能电池1以单晶硅太阳能电池为例，自下而上由底电极层、p⁺背反射层、单晶p型硅层、n⁺发射层、氮化硅膜、栅格银线以及氧化铟锡ITO电极构成；摩擦发电机，自下而上可以由PET透明支撑薄膜(透明衬底2)，ITO透明导电薄膜(透明导电层3)，以及具有疏水结构的透明摩擦层4依次层叠组成；摩擦发电机被封装并固定在单晶硅太阳能电池上表面。单晶硅太阳能电池由ITO作为正电极，铝背板作为负电极，光伏效应产生的电流通过ITO和铝背板两个电极导入蓄电池或外部电路。摩擦发电机是单电极的，透明导电层3通过导线接地电位或通过导线先连接负载后再接地电位，雨水与摩擦发电机的摩擦层接触分离的过程产生的电流是交流电，可以先通过整流电桥变为直流电，然后再接入外电路或存储起来。该复合能源装置中摩擦发电机和太阳能电池这两套发电组件相互独立，可以在不同的天气情况下向外输出电能。

下面对本发明中新型复合能源电池板的制作方法做简单的说明。本发明中的太阳能电池可以为硅太阳能电池，是由一层300μm厚的单晶p型硅作为衬底，硅片表面先被氢氧化钾溶液腐蚀，并去除表面腐蚀后的有机和金属颗粒，随后在1113K高温下通过POCl₃扩散形成n⁺发射层。经过处理后的硅片，通过等离子体增强化学溅射镀一层80nm厚的氮化硅作为钝化和减反射层，形成具有n⁺-p-p⁺结构的PN结太阳能电池。然后，在473K高温下，将铝胶涂覆在太阳能电池下表面形成负电极，并在电池的上表面刷上栅格状银导线并通过PVD溅射镀上300nm厚的透明ITO形成正电极，如此便制备了本发明实施示例中所用到的太阳能电池。在100mW/cm²太阳光入射情况下，太阳能电池的开路电压和短路电流密度分别为0.6V和35mA/cm²，上述制备的太阳能电池的光电转换效率达16％。

除了上述硅太阳能电池外，本发明的复合能源装置中也可以采用现有的任意结构的太阳能电池，例如有机物柔性太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。

在制作摩擦发电机时，首先制作PET薄膜(透明基底)支撑的ITO透明薄膜(透明导电层)，然后制作表面具有超疏水性聚四氟乙烯薄膜作为摩擦发电机的摩擦层。具体过程为，选一块铝箔，用压缩空气吹沙粒到该铝箔上，在铝箔表面形成微米结构的孔，继而将该铝箔放入草酸溶液中进行阳极氧化，形成具有纳米结构的氧化铝模板，然后将聚四氟乙烯溶液倒在该氧化铝模板上，并通过真空抽取溶液中的空气，并让其在空气中自然钝化形成一层具有微纳表面结构的聚四氟乙烯薄膜。然后，用双面透明胶带将此薄膜揭下，粘在ITO透明薄膜导电层的表面，聚四氟乙烯薄膜完全覆盖住ITO导电薄膜，摩擦层与导电薄膜边界的接触处，并用PDMS胶体封装固化，不会有雨水渗漏到ITO导电薄膜上。如此便制备了本发明实施示例中透明的摩擦发电机。

如图2所示，透明摩擦发电机中聚四氟乙烯薄膜做为摩擦层，摩擦层4的表面(能够与雨水接触的表面)具有微纳结构层5，该微纳结构可以增强薄膜的疏水性，提高发电效率，所述微纳结构能够在制备时直接形成，也能够用一些化学方法使该高分子聚合物的表面形成规则或者不规则的微纳凹凸结构。微纳结构层5可以为纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构，以及由前述结构形成的阵列，特别是由纳米线、纳米管或纳米棒组成的纳米阵列。阵列中每个这种单元的尺寸在纳米到微米量级，具体微纳米结构层中的单元尺寸、形状不应该限制本发明的范围。摩擦层4上表面的微纳结构层可以是通过光刻蚀、化学刻蚀和等离子刻蚀等方法在摩擦层的上表面制备，也可以为在制备摩擦层材料时直接形成。优选的，微纳结构层的厚度介于20nm～20μm之间。

参见图3，优选在太阳能电池1表面上也设置微纳结构层6，该微纳结构层能够减少入射太阳光在电池表面的反射，增强太阳能电池对太阳光的捕获和吸收，从而提高光电转换效率。对于硅太阳能电池，所述微纳结构层6，是硅片被氢氧化钾碱性溶液腐蚀所形成。

实际应用中，可以根据需要选用透明导电膜TCO(Transparent ConductingOxide，透明导电氧化物镀膜)、掺氟氧化锡透明导电膜FTO、掺铝氧化锌透明导电膜AZO等透明薄膜代替本实施示例中摩擦发电机的ITO薄膜导电层。

与透明导电层3电连接的等电位可以为地电位或者等电位电路等，在这里不作特别的限定，只要能够提供大量电子或者接收大量电子的电位均可。透明导电层通过导线连接负载或检测装置后接地电位或者等电位电路。为了适应复合能源装置的使用环境，等电位优选为地电位。

透明衬底可以为有机物绝缘材料，也可以为玻璃等无机物透明材料，例如玻璃、石英等。为了不影响太阳光的透过，摩擦发电机应尽可能薄，厚度范围优选为1.5mm-3mm，其中透明基底的厚度优选为0.8mm-1.5mm，透明导电层的厚度范围优选为50nm-100nm。

摩擦层的材料也可以选用其他透明超疏水绝缘材料代替聚四氟乙烯薄膜摩擦层。摩擦层材料优选为透明的绝缘体材料，可以选用的透明材料包括下列材料的一种或者几种：聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。

摩擦层的上表面具有超疏水性，优选超疏水接触角大于150°。优选的，微纳结构层的材料与摩擦层的材料相同，采用疏水组成的聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。

本发明优选摩擦层4为薄层，厚度为500nm～1mm，优选1μm～1mm，这些厚度对本发明中所有的技术方案都适用。摩擦层4的厚度越薄越好，但由于现有技术局限，最优选为10μm～100μm。

摩擦发电机可以为紧密贴合封装并固定于太阳能电池上表面，如图1所示；在其他实施例中，参见图4，摩擦发电机与太阳能电池之间可以通过支撑体7互相隔离开，在摩擦发电机和太阳能电池之间形成空隙8，有利于保护太阳能电池表面结构以及利于太阳能电池的散热等。空隙8的厚度优选为1mm-5mm。支撑体7优选为透明材料，可以为将太阳能电池1和摩擦发电机粘贴在一起的胶。

本发明中，太阳能电池1可以为柔性电池器件，也可以为非柔性电池器件。摩擦发电机可以整体为柔性，即透明基底2、透明导电层3和透明摩擦层均为柔性材料。特别的，对于太阳能电池为柔性结构的情况，优选摩擦发电机为柔性，使整个复合能源装置成为柔性器件。

本发明提供复合能源装置中，太阳能电池可以为板状、片状或者阵列状等结构；摩擦发电机的结构只要不影响太阳光的透过，可以为板状，也可以为弧形结构等。

图5是摩擦发电机的发电原理示意图。云层中产生的降雨在空中下落过程中，与空气以及空中的微小颗粒发生摩擦，产生并携带摩擦电荷，如图5(i)所示。雨滴所携带摩擦电荷的极性由当时的云层带电性及下落过程中所摩擦的空气和空气中的细微颗粒决定，可以是正电荷，也可是负电荷。简单起见，在图5(i)中，假设雨滴中所携带的摩擦电荷是正电荷。当携带正电荷的雨滴降落到摩擦层聚四氟乙烯薄膜的表面上时，由于静电感应，在ITO导电层和地电位之间，形成一个正的电势差值，此电势差将驱动地电位中的自由电子流向ITO电极，从而产生一个时间段的正向电流直到ITO导电层和地电位之间的电势差降为零，如图5(ii)所示。而当雨滴在摩擦层聚四氟乙烯薄膜上滑落后，由于静电感应，在ITO电极和地电位之间又产生一个负的电势差值，此电势差驱动电子从ITO导电层流回地电位，从而产生一个短时间的负向电流直到ITO和地电位之间的电势差降为零，如图5(iv)所示。由此，在雨滴和摩擦层聚四氟乙烯薄膜的接触和分离的过程中，ITO导电层和地电位之间，产生并连续输出正、负交替的周期性电流。需要说明的是，雨滴携带电荷量的大小以及大量雨滴与聚四氟乙烯薄膜之间的接触和分离频率，直接影响电能输出的大小。

在本实施示例中，为表征摩擦发电机收集雨水能量进行发电的性能，对尺寸为4cm×4cm的摩擦发电机的电学性能进行了表征，如图6所示。测试中，使用家用花洒中所流出的自来水模拟雨水，喷洒到摩擦发电机的摩擦层表面上。图6(a)和(b)是摩擦发电机的开路电压和短路电流密度随时间的变化曲线，测试时水的流速是0.116ml/s。如图所示，摩擦发电机的开路电压和短路电流分别是30V和4.2mA/m²。图6(c)和(d)是摩擦发电机的电压、电流密度以及功率密度随负载的变化曲线，随着负载的增大，负载上的电压逐渐增大，电流密度逐渐减小，而摩擦发电机产生的功率密度先增大后减小，在5MΩ-15MΩ范围产生的功率较大，在10MΩ附近，瞬时功率密度可达170mW/m²,平均功率密度可达16.3mW/m²。如此，如果把625平方米的复合能源装置，在中雨的情况下，单靠雨水摩擦发电，即能点亮一盏10W的节能灯泡。雨水发电虽然微弱，但它不影响太阳能电池的光电转换效率，而是一种非常有益的补充，尤其在雨季日照微弱的情况下，可以辅以收集雨水的静电能这样的绿色能源。

另外，摩擦发电机的输出电信号与雨水落下时路径与摩擦发电机的摩擦层表面的夹角有关，参见图7，实验中将摩擦发电机TENG与雨滴下落路径的夹角θ从0°至90°变化，图7a和图7b为夹角为10°、30°、45°、60°和80°时输出的电流密度曲线和电压曲线，电流密度在2-4mA/m²变化，电压在7-20V范围内变化；图7c和图7d显示不同夹角时的输出的最大电流密度和最大输出电压，根据实验结果，摩擦发电机的摩擦层与雨滴下落路径的夹角太大时，雨水与摩擦层的分离时间较长，在摩擦层上表面形成一薄薄的水层，这会部分屏蔽导电层上产生感应电荷，因此摩擦发电机的输出较小；夹角太小时，雨水与摩擦层的接触面积较小，同样输出也较小。因此，夹角的优选范围为20°至70°，更优选为30°至60°。雨水落下时路径近似为垂直地面，因此摩擦发电机摩擦层的表面与地面的夹角范围可以为20°至70°，更优选为30°至60°。

本发明的复合能源装置主要应用在室外环境中，并且为了使太阳能电池能够更多接收太阳光辐射的能量，通常太阳能电池安装时根据不同纬度与大地之间有一定夹角。而摩擦发电机的有效输出也需要一定的倾斜角度，这和普通的商用太阳能电池板的放置角度相一致。所以，摩擦发电机可以直接置于太阳能电池上面，一方面作为太阳能电池的保护层，另一方面收集雨水能量进行摩擦发电，是一种非常实用的绿色能源系统。

本发明中实施例的太阳能电池输出直流电信号，而摩擦发电机所输出的电信号为交流脉冲电信号，可以在摩擦发电机的导电层和等电位之间连接全桥整流器，将摩擦发电机的输出信号整流为单向脉冲电信号。复合能源装置输出的单向脉冲电信号，不仅可以作为脉冲电源直接应用于电化学等领域，还可以用来给储能元件充电，比如电容器或者锂离子电池等，具有广泛的应用前景。

相应的，本发明还提供一种采用所述的复合能源装置的发电方法，太阳光透过所述摩擦发电机照射到所述太阳能电池进行光电转换；和/或，带电荷的雨滴或流动的雨水与所述摩擦发电机的透明摩擦层表面接触后分离，在所述透明导电层上产生感应电荷并在透明导电层与等电位之间形成电流。所述的发电方法，在晴天日照充足时，太阳能电池捕获太阳光进行光伏发电向外输出电信号；而在雨天或雨天的夜晚，在太阳能光电转换效率降低甚至消失的情况下，辅以摩擦发电机收集雨水能量进行发电。

本发明的新型复合能源装置，结构简单，成本低廉，在实际使用中，只需对太阳能电池进行简单的封装，即可同时或分别收集太阳光的能量和雨水的能量，在雨水较多的地区和雨水较多的季节，具有广泛的实际应用价值。

以上所述，仅是本发明的一个具体实施示例而已，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够想到的任何变形、改进、替换均属于本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种复合能源装置，其特征在于，包括：太阳能电池和覆盖在太阳能电池上的摩擦发电机，其中：

所述摩擦发电机自下而上由透明衬底、透明导电层和透明摩擦层依次层叠组成，其中，所述透明摩擦层的下表面完全覆盖所述透明导电层，所述透明导电层与等电位电连接；

所述摩擦发电机将自然界中存在的机械能转换为电能，该自然界中存在的机械能包括：风能和海浪携带的机械能；

所述摩擦发电机还将雨滴中的静电能转换为电能，其中，在雨滴和所述透明摩擦层的接触和分离的过程中，产生并连续输出正、负交替的周期性电流。

2.根据权利要求1所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明摩擦层的表面为疏水结构。

3.根据权利要求2所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明摩擦层的表面具有超疏水性，超疏水接触角大于150°。

4.根据权利要求2所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明摩擦层表面具有微纳结构层，所述微纳结构层为纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构，以及由前述结构形成的阵列。

5.根据权利要求4所述的复合能源装置，其特征在于，所述微纳结构层与所述透明摩擦层的材料相同。

6.根据权利要求4所述的复合能源装置，其特征在于，所述微纳结构层为通过光刻蚀、化学刻蚀和等离子刻蚀的方法在所述透明摩擦层的上表面制备；或者所述微纳结构层在制备所述透明摩擦层的材料时直接形成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明摩擦层的材料为透明绝缘材料。

8.根据权利要求7所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明绝缘材料为下列材料中的一种或者几种：聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯。

9.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明摩擦层的厚度为50nm-1mm。

10.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明导电层的材料为透明导电膜TCO、氧化铟锡透明导电膜ITO、掺氟氧化锡透明导电膜FTO或掺铝氧化锌透明导电膜AZO。

11.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明衬底、透明导电层和透明摩擦层均为柔性材料；或者，所述透明衬底、透明导电层和透明摩擦层均为硬性材料。

12.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明衬底材料为PET薄膜、玻璃或石英。

13.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述摩擦发电机紧密贴合封装并固定于太阳能电池上表面；

或者，所述摩擦发电机与太阳能电池之间通过支撑体互相隔离开，在所述摩擦发电机和太阳能电池之间形成空隙。

14.根据权利要求13所述的复合能源装置，其特征在于，所述空隙的厚度为1mm-5mm。

15.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述太阳能电池是表面具有微纳凹凸结构的单晶硅太阳能电池。

16.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述太阳能电池为单晶硅太阳能电池，自下而上由底电极层、p⁺背反射层、单晶p型硅层、n⁺发射层、氮化硅膜、栅格状银线以及氧化铟锡ITO电极构成。

17.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述太阳能电池为有机物柔性太阳能电池或染料敏化太阳能电池。

18.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述透明导电层通过导线连接负载或检测装置后接地电位或者等电位电路。

19.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述摩擦发电机还包括整流元件，上述整流元件连接在所述透明导电层与等电位之间。

20.根据权利要求1-6任一项所述的复合能源装置，其特征在于，所述摩擦发电机的所述透明摩擦层的表面与地面的夹角范围为20°至70°。

21.根据权利要求20所述的复合能源装置，其特征在于，所述摩擦发电机与所述太阳能电池均为平板状，所述摩擦发电机置于所述太阳能电池上方。

22.一种发电方法，其特征在于，采用权利要求1-21任一项所述的复合能源装置，太阳光透过所述摩擦发电机照射到所述太阳能电池进行光电转换；

和/或，带电荷的雨滴或流动的雨水与所述摩擦发电机的透明摩擦层表面接触后分离，在所述透明导电层上产生感应电荷并在透明导电层与等电位之间形成电流。

23.根据权利要求22所述的发电方法，其特征在于，所述摩擦发电机的接入电阻为5MΩ-15MΩ。