Zwiększanie ilości energii wytwarzanej z materiałów piezoelektrycznych wymaga kilku podejść mających na celu optymalizację ich wydajności i wydajności. Jedną z metod jest zwiększenie naprężenia mechanicznego wywieranego na materiał piezoelektryczny. Można to osiągnąć poprzez zwiększenie amplitudy lub częstotliwości drgań lub odkształceń mechanicznych działających na materiał. Stosowanie materiałów o wyższych współczynnikach piezoelektrycznych i optymalizacja konstrukcji urządzenia piezoelektrycznego w celu maksymalizacji powierzchni narażonej na naprężenia mechaniczne może również zwiększyć produkcję energii. Ponadto zintegrowanie wielu elementów piezoelektrycznych w układach lub stosach może zwiększyć całkowitą energię wyjściową poprzez połączenie poszczególnych wyjść w większy skumulowany efekt.
Aby zwiększyć moc wyjściową materiałów piezoelektrycznych, należy wziąć pod uwagę zarówno przyłożoną siłę mechaniczną, jak i obciążenie elektryczne podłączone do materiału. Zwiększanie siły mechanicznej, na przykład poprzez silniejsze wibracje lub zastosowania pod wyższym ciśnieniem, może generować wyższe potencjały elektryczne w materiale piezoelektrycznym. Zapewnienie, że obciążenie elektryczne odpowiada właściwościom materiału piezoelektrycznego, może zmaksymalizować wydajność przenoszenia mocy. Stosowanie technik dopasowywania impedancji i optymalizacja obwodów elektrycznych podłączonych do materiału piezoelektrycznego może zminimalizować straty i zwiększyć ekstrakcję mocy.
Ilość energii, którą piezoelektryczność może wytworzyć, różni się znacznie w zależności od kilku czynników, w tym rozmiaru i rodzaju materiału piezoelektrycznego, wielkości zastosowanego naprężenia mechanicznego oraz wydajności mechanizmów konwersji energii. W praktycznych zastosowaniach urządzenia piezoelektryczne mogą generować od mikrowatów do miliwatów energii elektrycznej w typowych warunkach pracy. Jednakże postęp w materiałoznawstwie i inżynierii doprowadził do opracowania wysokowydajnych materiałów piezoelektrycznych, które są w stanie wytwarzać znacznie wyższą energię wyjściową, szczególnie w specjalistycznych zastosowaniach, takich jak pozyskiwanie energii z wibracji otoczenia lub ruchów mechanicznych.
Magazynowanie energii wytwarzanej z materiałów piezoelektrycznych zazwyczaj wiąże się z wykorzystaniem urządzeń magazynujących energię, takich jak kondensatory lub baterie. Ponieważ moc wyjściowa urządzeń piezoelektrycznych może być przerywana i zmienna, zwłaszcza w środowiskach dynamicznych, rozwiązania w zakresie magazynowania energii pomagają złagodzić wahania i zapewnić ciągłe zasilanie w razie potrzeby. Kondensatory są często używane do krótkotrwałego magazynowania energii ze względu na ich zdolność do szybkiego ładowania i rozładowywania, podczas gdy akumulatory oferują większą gęstość energii w przypadku długoterminowego przechowywania. Wybór urządzenia magazynującego zależy od takich czynników, jak zapotrzebowanie na energię, czas użytkowania i kwestie związane z możliwością ponownego ładowania.
Wytwarzanie energii elektrycznej z materiałów piezoelektrycznych polega na bezpośredniej konwersji energii mechanicznej na energię elektryczną za pomocą efektu piezoelektrycznego. Materiały piezoelektryczne generują ładunki elektryczne pod wpływem naprężeń mechanicznych lub wibracji. Aby wykorzystać ten efekt do wytwarzania energii elektrycznej, materiały piezoelektryczne są zwykle włączane do urządzeń lub systemów, które przekształcają ruchy mechaniczne lub wibracje na sygnały elektryczne. Urządzenia te mogą obejmować zarówno niewielkie urządzenia do pozyskiwania energii w urządzeniach elektronicznych do noszenia, jak i większe systemy w zastosowaniach przemysłowych. Optymalizacja konstrukcji i integracja materiałów piezoelektrycznych z odpowiednimi przetwornikami i obwodami elektrycznymi zapewnia efektywną konwersję energii mechanicznej na użyteczną energię elektryczną do różnych zastosowań.