以I?/I3?为氧化还原介质的串联有机染料敏化太阳能电池驱动的水分解光电化学电池

摘要： 染料敏化光电化学串联电池因其构成光电极材料成本低廉、可见光区吸收光谱宽且易于加工，在光驱动水分解制氢领域展现出良好前景。然而大多数由有机染料敏化太阳能电池驱动的光驱动水分解光电化学电池，由于光捕获能力弱和光电流性能低，其析氢速率往往不尽如人意。本研究构建了一个串联体系：以蓝色有机S5敏化剂染料敏化光电化学电池(DSPEC)为基础，分别与三种光谱互补染料BTA-2、APP-3和APP-1敏化剂染料敏化太阳能电池(DSC)串联连接。通过在DSC和DSPEC中分别使用两种光谱互补生色团，确保最大限度吸收全太阳光谱。结果表明，该串联器件的光电流与敏化DSC的开路电压(Voc)密切相关，其中基于S5的DSPEC与基于BTA-2的DSC组成的串联结构获得了最佳光电流。在此基础上，进一步构建了仅依靠光能无需外加偏压的串联器件——由基于BTA-2的双结DSC与基于S5的DSPEC组成，在氢气生成中获得了500 μA cm?2的光电流。此外，采用I?/I3 ?作为氧化还原电对，实现染料再生与Pt-IrO2/WO3表面产氧过程的耦合。该策略为纯有机染料在DSC/DSPEC串联器件中的应用开辟了新途径。