集成ZnO、ZnO/g-C?N?和MnO?的多单元准固态光超电容，实现光能捕获与能量存储的同步进行

《Scientific Reports》：Multi-cell quasi-solid-state photo-supercapacitor integrating ZnO, ZnO/g-C?N?, and MnO? for simultaneous light harvesting and energy storage

　　

摘要

由于太阳能具有间歇性，因此需要能够同时实现光子转换为电荷并存储能量的紧凑型装置。传统的光超电容器在基于MnO?的体系中存在对紫外线响应不佳的问题，宽禁带氧化物对可见光的吸收能力有限，而且串联电极还存在电荷复合现象。本研究通过设计一种多单元准固态光超电容器来解决这些问题，该电容器整合了ZnO、ZnO/g-C?N?和MnO?三种独立单元，从而有效捕获紫外线和阳光能量，同时避免电荷复合带来的损失。经过优化后，该装置在光照条件下的比电容为32.56 F g^-1，库仑效率为81.86%，功率密度为9375 W kg^-1，能量密度为18.09 Wh kg^-1。在施加偏压充电后，它能够驱动红色LED发光75秒；在直射阳光下充电时，则可让数字时钟运行30分钟，充分展现了其在自主式太阳能系统中的应用潜力。