以水为能量源的技术——水伏,通过利用水在特定材料表面的物理化学作用产生电能的新型能量转化技术,凭借其低成本、稳定可控以及无需外界能量介入的优势已经引起了人们的广泛关注,尤其是近年来被频繁报道的收集水蒸发时能量的硅基水伏器件,相比之前的器件,功率密度已经有了极大的提高,但是硅基水伏器件的性能仍然受限于硅纳米阵列的长度;另外,利用绝缘体作为功能材料的器件——纳米摩擦发电机（TENG）,可以利用水的机械能输出瞬时电能。但是这两种器件都只能同时从单一能量源中收集电能,限制了应用范围。针对限制水伏器件输出的问题,本文首先对硅基水伏器件中硅纳米阵列的结构进行了探究,增加了纳米阵列的长度,并测试了改善后的水伏器件的性能。此外,将硅基水伏器件和TENG进行了集成,实现了同时对水蒸发释放的能量和对水中机械能的采集。本论文的主要研究内容如下:1、利用湿法刻蚀研究了倾斜硅纳米阵列的制备方法。使用不同的基底,刻蚀得到的硅线与基底会形成不同的角度。使用扫描电子显微镜对硅线进行表征,发现在（110）晶向上可以获得形貌均一且具备更长通道的倾斜硅纳米阵列（45 μm）。通过调节镀银液中硝酸银的浓度以及刻蚀液中双氧水的浓度,着重调节了倾斜硅纳米阵列的形貌,这对于接下来的硅基水伏器件性能将起到至关重要的作用。2、基于倾斜硅纳米阵列的水伏器件的器件构筑及电性能研究。以不同长度和掺杂浓度的硅纳米阵列为功能层制备出水伏器件,并进行了电学测试。当使用的高掺倾斜硅纳米阵列长度达45μm时制备的水伏器件信号达到最大,开路电压达到500 mV,短路电流达到了近10μA/cm2,对应的功率达到了 0.9μW/cm2。另外,由于倾斜硅纳米阵列本身的形貌特征,导致器件中的液态水能够维持较长的时间,使得器件拥有更好的湿气响应,为硅基水伏器件在未来的实际应用提供了更多可能性。3、将水滴驱动的摩擦纳米发电机和水伏发电器件进行了集成。对摩擦纳米发电机中的摩擦层进行了形貌研究,并探究了摩擦层所选材料和电极材料对摩擦纳米发电机最终输出的影响。控制了水滴的下落高度以及大小,最终获得了 200 V的开路电压以及60μA的短路电流,对应功率密度达到了 2.5 W/m2。同时,采用织物碳为上电极的水伏器件可以持续产生550 mV的开路电压以及30 μA/cm2的短路电流密度,最大输出功率密度达到了 80 mW/m2。利用硅基水伏器件能够收集水蒸发能量的特点和TENG收集水滴动能的特点,通过一个公用电极将两种器件集成到了同一个器件上,实现了可同时从水中收集不同形式能量的器件制备,并展示充分利用水滴的动能和热能的器件应用,为从自然雨水中高效收集能量提供了额外的研究思路。