DOI: 10.1016/j.surfin.2022.101983

本研究合成了硼掺杂碳纤维（BCf）作为超级电容器、染料敏化太阳能电池（DSCs）以及由超级电容器和DSCs构成的光电容器的多功能电极材料。优化硼源添加量后，BCf电极的比电容高达309.0F/g，远高于原始碳纤维（Cf）电极（172.8F/g）。BCf作为DSCs对电极的性能也优于Cf，使用BCf对电极的DSCs的功率转换效率达到7.51%。基于BCf共享电极的光电容器实现了1.19%的总能量转换和存储效率，远高于使用Cf电极的光电容器（0.70%）。BCf增强的电化学性能可归因于硼掺杂对润湿性、质量传输和电荷转移性能的改善。

图1.（a）PAN纤维、（b）Cf、（c）T-PAN和（d）BCf的SEM图像。

图2.（a）合成的碳纤维和硼掺杂碳纤维的XRD图谱和（b）拉曼光谱；（c）硼掺杂碳纤维中（c）C1s和（d）B1s的XPS光谱。

图3.（a）Cf和BCf电极在1M Li2SO4电解液中的循环伏安图，（b）恒电流充放电（GCD）曲线，（c）随电流密度变化的电容，以及（d）奈奎斯特图。

图4.（a）Cf和BCf-3电极的长期循环稳定性测试；（b）Cf电极和（c）BCf-3电极的电解质接触角；（d）10000次循环GCD测试后Cf电极的接触角图像。

图5.基于Cf和BCf-3电极的对称超级电容器的（a）GCD曲线、（b）随电流密度变化的电容、（c）长期稳定性测试；（d）具有Cf和BCf-3对电极的DSCs的电流密度-电压（I-V）曲线。

图6.（a）光电容器电流密度对光的响应图；（b）光电容器在0.1A/g下的光充电/恒电流放电曲线。