石油是黑金,是现代工业的血液,它与我们的生活密切相关。近年来,随着我国经济的发展,对石油的需求也是越来越大。然而,我国每年消耗的石油中很大一部分靠国外进口,为了减少资源的进口依赖度,急需勘探新的油田解决目前的燃眉之急。在石油勘探过程中,科研人员需要背着厚重的勘探设备到荒漠、戈壁等处寻找石油,一旦勘探设备断电,石油勘探工作将中止。为此,采用太阳能等可再生资源及时为勘探设备供电十分重要。在借鉴压电纳米发电机的基础上,我们提出利用光伏纳米发电机以解决石油勘探设备的供电问题。为了提高光伏纳米发电机的性能,首先应优化纳米线的物理性能。本文采用水热法合成铁酸铋纳米线,主要调控溶剂种类、沉淀剂种类、矿化剂浓度、反应温度、保温时间等工艺参数,得到产物大多为铁酸铋纯相;乙二醇甲醚为较适合的溶剂,随着反应时间的延长、反应温度和矿化剂浓度的升高,纳米线长度增加;200℃、54 h条件下样品中的纳米线较多,形貌较为均匀,纳米线长度约1~6μm。降低纳米线直径能减少其光学带隙,样品中铁酸铋样品带隙约为1.6~2.2 eV,能有效地吸收太阳光。纳米线的宏观性能是微区性能的外在表现,因此探明纳米线的微区性能及其影响因素对于优化其宏观性能至关重要。本文采用透射电镜和扫描探针显微镜研究了单根纳米线的形貌和相关性能,结果表明:本文制备的铁酸铋纳米线为单晶、多畴结构;存在109°和71°电畴;在长度不同的纳米线上施加85 V和42 V电压时,电畴偏转的角度约为180°,意味着较长的纳米线需要更高的电压来使电畴偏转。压电系数为22.21 pm/V;纳米线顶点的电流最高,中心电流低;在I-V曲线中存在明显的滞后。优化器件结构也是提高光伏纳米发电机性能的重要措施。本文综合考虑电路结构等因素,在硅基底上设计并制作出5种电极结构,采用不同的电极结构可以调控纳米发电机的输出功率。随着退火温度的升高,光生电压和光生电流增大,500℃时短路电流、开路电压都最大,分别为37.57 mA、508.52 mV。随着保温时间的延长光电转换效率先增大后减小,保温时间为6 h时达到最大,光电转换效率为0.683%。随着光照强度增加,光伏纳米发电机开路电压、短路电流都先增大后减小;在光照强度为30 W/cm~2时达到最大。