Research Abstract
垂直配列単層カーボンナノチューブのスルフィド・レドックスシャトルに対する電極触媒活性
High Electrocatalytic Activity of Vertically Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes towards Sulfide Redox Shuttles
2012年4月16日 Scientific Reports 2 : 368 doi: 10.1038/srep00368
垂直配列単層カーボンナノチューブ（VASWCNT）を透明導電性酸化物ガラスに移し、効率が高く安価で白金を用いない対向電極としてスルフィド媒介色素増感太陽電池（DSC）に実装することに成功している。この電極は、従来の白金対向電極を超える、チオラート／ジスルフィド・レドックスシャトルに対する著しく向上した電極活性を特徴としている。印象的なことは、VASWCNT対向電極を用いたデバイスは、0.68という高い曲線因子と最大5.25％の電力変換効率を示し、従来の白金対向電極を用いたデバイスの0.56と3.49％よりかなり高いことである。さらに、量子ドット増感太陽電池（QDSC）に通例使われる水溶性ポリスルフィド電解質に対して、VASWCNT対向電極がもたらす電荷移動抵抗は21.22Ω【ギリシャ文字：オメガ】でしかなく、典型的な白金電極の電荷移動抵抗よりも数桁小さい。したがって、VASWCNT対向電極は、ヨウ素を用いないレドックス対を用いる他のDSCやポリスルフィド電解質を用いるQDCSの電力変換効率をさらに向上させる、用途の広い候補物質であると考えられる。
- 清华大学（中国）
- ライス大学 Mechanical Engineering and Materials Science（米国）
- ライス大学The Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology（米国）
- 海南大学（中国）
Vertically aligned single-walled carbon nanotubes (VASWCNTs) have been successfully transferred onto transparent conducting oxide glass and implemented as efficient low-cost, platinum-free counter electrode in sulfide –mediated dye-sensitized solar cells (DSCs), featuring notably improved electrocatalytic activity toward thiolate/disulfide redox shuttle over conventional Pt counter electrodes. Impressively, device with VASWCNTs counter electrode demonstrates a high fill factor of 0.68 and power conversion efficiency up to 5.25%, which is significantly higher than 0.56 and 3.49% for that with a conventional Pt electrode. Moreover, VASWCNTs counter electrode produces a charge transfer resistance of only 21.22 Ω towards aqueous polysulfide electrolyte commonly applied in quantum dots-sensitized solar cells (QDSCs), which is several orders of magnitude lower than that of a typical Pt electrode. Therefore, VASWCNTs counter electrodes are believed to be a versatile candidate for further improvement of the power conversion efficiency of other iodine-free redox couple based DSCs and polysulfide electrolyte based QDSCs.
