Phim cellulose tái sinh dẫn điện làm điện cực đối cho các tế bào năng lượng mặt trời nhạy màu hiệu quả

Springer Science and Business Media LLC - Tập 25 - Trang 5113-5122 - 2018
Jianguo Li1, Haiyang Yang1, Kaixin Huang1, Shilin Cao1, Yonghao Ni1,2, Liulian Huang1, Lihui Chen1, Xinhua Ouyang1
1College of Material Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, China
2Limerick Pulp and Paper Centre, Department of Chemical Engineering, University of New Brunswick, Fredericton, Canada

Tóm tắt

Vật liệu dựa trên cellulose cho các ứng dụng mới và chức năng đã thu hút được nhiều sự chú ý, do tính chất phân hủy sinh học, tái tạo và thân thiện với môi trường của nó. Trong nghiên cứu này, một phim cellulose tái sinh dẫn điện (CRCF) đã được phát triển như một điện cực đối (CE) hiệu quả để chế tạo các tế bào năng lượng mặt trời nhạy màu (DSSCs). CRCF thể hiện các hình thái bề mặt và cấu trúc mong muốn cùng với điện trở thấp, và tế bào DSSC tạo ra cho thấy hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao 8,11%, tương đương với tế bào DSSC sử dụng điện cực bạch kim truyền thống. Phát hiện của chúng tôi mở ra một hướng đi mới để thúc đẩy ứng dụng cellulose, cũng như chế tạo các tế bào DSSC thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí.

Từ khóa

#cellulose #phim dẫn điện #tế bào năng lượng mặt trời nhạy màu #hiệu suất chuyển đổi năng lượng #vật liệu sinh thái

Tài liệu tham khảo

Chaoumead A, Park HD, Joo BH, Kwak DJ, Park MW, Sung YM (2013) Structural and electrical properties of titanium-doped indium oxide films deposited by RF sputtering. Energy Procedia 34:572–581 Chen L, Guo C, Zhang Q, Lei Y, Xie J, Ee S, Guai G, Song Q, Li C (2013) Graphene quantum-dot-doped polypyrrole counter electrode for high-performance dye-sensitized solar cells. ACS Appl Mater Interfaces 5:2047–2051 Cheng D, An X, Zhang J, Tian X, He Z, Wen Y, Ni Y (2017) Facile preparation of regenerated cellulose film from cotton linter using organic electrolyte solution (OES). Cellulose 24(4):1631–1639 Dai L, Long Z, Chen J, An X, Cheng D, Khan A, Ni Y (2017) Robust guar gum/cellulose nanofibrils multilayer films with good barrier properties. ACS Appl Mater Interfaces 9(6):5477–5485 Hu L, Zheng G, Yao J, Liu N, Weil B, Eskilsson M, Karabulut E, Ruan Z, Fan S, Bloking J, McGehee M, Wågberg L, Cui Y (2013) Transparent and conductive paper from nanocellulose fibers. Energy Environ Sci 6:513–518 Khondoker MAH, Yang SY, Mun SC, Kim J (2012) Flexible and conductive ITO electrode made on cellulose film by spin-coating. Synth Met 162:1972–1976 Lee J, Lim D, Yang K, Choi W (2011) Influence of different plasma treatments on electrical and optical properties on sputtered AZO and ITO films. J Cryst Growth 326:50–57 Lee CP, Lai KY, Lin CA, Li CT, Ho KC, Wu CI, Laue SP, He JH (2017) A paper-based electrode using a graphene dot/PEDOT: PSS composite for flexible solar cells. Nano Energy 36:260–267 Li J, Ma X, Duan C, Liu Y, Zhang H, Ni Y (2016) Enhanced removal of hemicelluloses from cellulosic fibers by poly (ethylene glycol) during alkali treatment. Cellulose 23:231–238 Li C, Lee CP, Chiu I, Ramamurthy V, Huang Y, Chen T, Pang H, Lin J, Ho K (2017) Hierarchical TiO 1.1 Se 0.9-wrapped carbon cloth as the TCO-free and Pt-free counter electrode for iodide-based and cobalt-based dye-sensitized solar cells. J Mater Chem A 5:14079–14091 Liu X, Pang J, Zhang X, Wu Y, Sun R (2013) Regenerated cellulose film with enhanced tensile strength prepared with ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (EMIMAc). Cellulose 20:1391–1399 Liu Y, Sun B, Li J, Cheng D, An X, Yang B, He Z, Lutes R, Khan A, Ni Y (2018) An aqueous dispersion of carbon fibers and expanded graphite stabilized from the addition of cellulose nanocrystals to produce highly conductive cellulose composites. ACS Sustain Chem Eng 6:3291–3298 Ma X, Yang X, Zheng X, Chen L, Huang L, Cao S, Akinosho H (2015) Toward a further understanding of hydrothermally pretreated holocellulose and isolated pseudo lignin. Cellulose 22:1687–1696 Mi H, Liu CH, Chang TH, Seo JH, Zhang H, Sang JC, Nader B, Ma Z, Yao C, Cai Z, Gong S (2016) Characterizations of biodegradable epoxy-coated cellulose nanofibrils (CNF) thin film for flexible microwave applications. Cellulose 23:1–7 Morfa AJ, Rödlmeier T, Jürgensen N, Stolz S, Hernandez-Sosa G (2016) Comparison of biodegradable substrates for printed organic electronic devices. Cellulose 23:1–9 Tang Y, He Z, Mosseler JA, Ni Y (2014) Production of highly electro-conductive cellulosic paper via surface coating of carbon nanotube/graphene oxide nanocomposites using nanocrystalline cellulose as a binder. Cellulose 21:4569–4581 Tian C, Zheng L, Miao Q, Cao C, Ni Y (2014) Improving the reactivity of kraft-based dissolving pulp for viscose rayon production by mechanical treatments. Cellulose 21:3647–3654 Ummartyotin S, Juntaro J, Sain M, Manuspiya H (2012) Development of transparent bacterial cellulose nanocomposite film as substrate for flexible organic light emitting diode (OLED) display. Ind Crops Prod 35:92–97 Wang H, Hu M, Fei G, Wang L, Fan J (2015) Preparation and characterization of polypyrrole/cellulose fiber conductive composites doped with cationic polyacrylate of different charge density. Cellulose 22:3305–3319 Weerasinghe HC, Huang F, Cheng YB (2013) Fabrication of flexible dye sensitized solar cells on plastic substrates. Nano Energy 2:174–189 Wu R, Wang X, Li F, Li H, Wang Y (2009) Green composite films prepared from cellulose, starch and lignin in room-temperature ionic liquid. Bioresour Technol 100:2569–2572 Wu J, Lan Z, Lin J, Huang M, Huang Y, Fan L, Luo G, Lin Y, Xie Y, Wei Y (2017) Counter electrodes in dye-sensitized solar cells. Chem Soc Rev 46:5975–5982 Yun S, Hagfeldt A, Ma T (2014) Pt-free counter electrode for dye-sensitized solar cells with high efficiency. Adv Mater 26:6210–6237 Zhu H, Zhu S, Jia Z, Parvinian S, Li Y, Vaaland O, Hu L, Li T (2015) Anomalous scaling law of strength and toughness of cellulose nanopaper. Proc Natl Acad Sci USA 112:8971–8976