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摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator,简称TENG）是利用摩擦起电和静电感应效应将环境中的各种机械能转换为电能的装置,可以作为收集微纳能源的供能器件和自驱动的传感器件。TENG作为一种全新的能源技术,在能源和传感方面具有重大的应用前景。目前TENG在结构设计和效率提升方面已经取得了巨大的发展。其中通过利用清洁的太阳能是提高TENG输出的一种有效途径,但一般的TENG器件通常使用绝缘的有机材料和金属材料作为摩擦层材料,因此难以直接利用太阳能。然而TENG通过和一些光电器件例如太阳能电池以外部连接的形式能够形成复合器件,从而利用TENG收集机械能,光电器件收集太阳能来共同提高复合器件的输出,但不同类型的电子器件复合后匹配性差,结构复杂,制备过程困难。为了能避免以上问题,使用单独的TENG器件就能同时收集机械能和太阳能,并且获得高的输出效率是最好的解决方法,因此我们采用具有优异光电性质的半导体薄膜和金属薄膜作为TENG的摩擦层,通过结构设计和优化,得到了结构简单、在光照下可以大幅提升输出的金属-半导体TENG。1.首先,通过在聚偏氟乙烯（PVDF）基体中掺杂不同的半导体纳米材料:有机无机杂化钙钛矿（CH3NH3PbI3）和有机半导体小分子ITCPTC-Se,制备了复合薄膜作为TENG的摩擦层。通过研究不同掺杂比例下复合薄膜对应的TENG的输出性能和影响因素,发现在PVDF中掺杂2.5 wt%的CH3NH3PbI3材料,可以在一定程度上改善TENG输出性能,但器件输出不稳定,光照后输出迅速减小。而掺杂小分子材料ITCPTC-Se后,可以改变复合薄膜的晶粒尺寸和粗糙度从而改变有效增大接触面积。相比于纯PVDF,在掺杂比例为0.25 wt%时,TENG的输出短路电流峰-峰值提升了0.47倍。2.通过以上的基础探索,设计了一种结构简单的金属-半导体TENG。制备TiO2薄膜和Au薄膜,分别直接作为摩擦层形成Au-TiO2型TENG,Au薄膜同时作为摩擦层和电极,TiO2薄膜同时作为另一摩擦层和光吸收层,极大地简化了TENG的结构,并且利用光照能够使得短路电流峰-峰值同向提高1.63倍。通过进一步优化器件结构,使用柔性基底聚四氟乙烯（PTFE）代替玻璃基底制备Au薄膜,得到了半柔性的Au-TiO2型TENG,相比于使用玻璃基底的TENG器件,该器件的暗态短路电流增加了2.27倍,并且该结构的器件在光照后短路电流峰-峰值提高了0.48倍。3.通过进一步对Au薄膜制备方法和表面性质的调控,设计了光照可以反向提高输出的Au-TiO2型TENG。光照后,电流方向迅速出现反转,并且短路电流峰-峰值从7.5 nA增加到44.7nA,提升了5倍。另外,当TiO2和Au在工作过程中紧密接触时,由于形成肖特基接触,因此除了摩擦电流信号之外又观察到明显的光电流信号。通过研究表面摩擦电荷与光电子的产生和转移机制,发现了光照下TiO2表面缺陷态起到捕获光电子并改变摩擦表面电荷密度和极性的作用,最终使得TENG的输出电流反向增大。4.最后,通过对比和分析两种不同输出方式的Au-TiO2型TENG的本质区别,证明了不同制备条件下Au薄膜的功函数变化导致Au与TiO2之间的电子转移方向发生反向,因此分别得到了光照同向提高输出、反向提高输出以及光照降低输出的Au-TiO2型TENG。通过控制摩擦层薄膜的表面性质,可以有效控制Au和TiO2表面的摩擦电荷和光电子的数量和极性,从而调控TENG的输出大小和方向。通过对Au-TiO2型TENG的材料、结构和机理的深入研究,我们不仅拓宽了TENG摩擦层的材料选择范围,简化了TENG器件的结构,又得到可以同时收集机械能和太阳能的TENG器件,使得光照下可以大幅提升TENG的输出性能。通过对摩擦材料的优化和改进,得到了可以有效控制输出大小和方向的Au-TiO2型TENG。通过仔细分析TENG在不同状态下的工作原理和光照提高输出的机理,我们也进一步加深了对TENG理论来源的理解,我们的工作也为提高金属-半导体TENG的输出提供了新的方法和途径。