Стратегии внедрения хенодезоксихолевой кислоты в гидрогели на основе природных полимеров для стабильных и эффективных при низком освещении квазитвердых электролитов для водных красочно-чувствительных солнечных элементов

Раскрытие полного потенциала водных красочно-чувствительных солнечных элементов (a-DSSCs) тесно связано с внедрением более устойчивых, стабильных и эффективных электролитов, способных работать как в уличных, так и в интерьерных условиях. В данной работе мы сообщаем о создании гидрогелей на основе биополимеров (например, хитозан, карагенан и свиной желатин) в сочетании с наночастицами ZnO и об их применении в качестве электролитов в квазитвердых a-DSSCs. Тщательная характеристика (XRD, IR, SEM) гидрогелей показывает настраиваемую морфологию, влияющую на их способность стабилизировать йод/три-йодный (I–/I3–) редокс-медиатор и хенодезоксихолевую кислоту (CDCA), используемую как добавку. При внедрении в a-DSSCs все квазитвердые электролиты на основе биополимеров демонстрируют хорошую работоспособность, обеспечивая фотоконверсионную эффективность (PCE), приближающуюся или даже превышающую 1% (сопоставимую с эталонной ячейкой на основе ксантановой камеди), и показывают крайне высокое напряжение холостого хода (>700 мВ). Добавление CDCA, как во время формирования геля, так и на этапе промывки, позволяет системам на основе свиного желатина увеличить их эффективность примерно на 50% и обеспечивает системам на основе карагенана чрезвычайно перспективный срок хранения без снижения PCE более чем в течение 15 дней. Более важно, что свиного желатина, дополненные CDCA, электролиты адекватно работают и при комнатном освещении (т.е. 1200 лк), демонстрируя значения PCE, приближающиеся к 3%, и превосходя эталонные устройства. Наши результаты доказывают, что тщательный выбор полимерного остова и специально разработанная стратегия подготовки являются ключевыми для повышения эффективности устойчивых квазитвердых водных электролитов.