染料敏化太阳能电池多孔MoN纳米棒对电极的扩散动力学改进研究

【作者】 宋健； 李国然； 吴超宇； 赵乾； 高学平；

【机构】 南开大学新能源材料化学研究所；

【摘要】 染料敏化太阳能电池通常采用金属Pt作为对电极活性材料^[1],然而Pt价格昂贵,不能满足未来染料敏化太阳能电池大面积使用。在廉价非铂对电极材料的研究过程中,我们发现,虽然一些无机化合物,比如MoN等^[2],具有比Pt更优异的本征电催化活性,但是电极的传质阻抗较大,严重影响其电化学性能的发挥^[3]。本文提出一种基于多孔MoN纳米棒结构的对电极,结果表明,MoN多孔纳米棒（MoNNR）做对电极的染料敏化太阳能电池的光电转化效率达7.29%,与Pt电极相当（7.42%）,优于同等条件下的MoN纳米颗粒电极（MoNNP,6.48%）。电化学表征结果证实,MoN纳米棒电极的扩散阻抗值远小于MoN纳米颗粒电极,说明其电化学传质过程较快。较小的传质阻力有利于加快电极表面电化学反应速率,减小电化学极化。MoN多孔纳米棒电极较优的扩散动力学特性主要得益于其特殊的结构特性。MoN纳米棒的振实密度远低于MoN纳米颗粒,说明MoN纳米棒电极具有较高的孔隙率,电解液能够相互连通,从而有利于电极表面离子扩散。反之,MoN纳米颗粒由于相互堆砌紧密,不利于电解液的连通,造成电解液在电极表面扩散过程受限。总之,多孔纳米棒结构的MoN电极的构筑,有效解决了MoN电极传质动力学差的问题,为改善非铂电极材料电化学性能提供新的思路和方法。更多还原