氮化硼/磺化聚噻吩复合电催化剂作为染料敏化太阳能电池的无TCO和铂对电极：弱光下效率达21%

摘要： 氮化硼（BN）作为一种新型非金属电催化剂被引入染料敏化太阳能电池（DSSC）的对电极。通过采用磺化聚(3-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]-2,5-二基)噻吩（s-PT）导电粘合剂，采用低成本的滴涂法成功将BN/s-PT复合薄膜包裹在柔性碳布（CC）基底的每根碳纤维（CF）上。CC中的每根CF提供了一维电子传输核心，而包裹的BN/s-PT复合薄膜则作为介孔电催化外壳。与原始BN和原始s-PT电极相比，由于BN纳米颗粒和s-PT粘合剂的协同效应，BN/s-PT复合薄膜的电化学和阻抗性能得到了极大提升；前者提供了大的活性表面积和高本征异质速率常数，后者形成了快速的电子传输矩阵。当BN/s-PT溶液中BN的重量百分比适当时，与BN/s-PT复合对电极耦合的最佳DSSC在1个太阳光强下表现出良好的电池效率（η）为9.21%，显示出替代昂贵铂（8.11%）的巨大潜力。在弱光环境（即T5荧光照明）下，DSSC达到了吸引人的η值：6000勒克斯时为21.02%，3000勒克斯时为19.52%，1000勒克斯时为17.48%。