研究目的
研究优化NiSe/石墨烯纳米杂化对电极中石墨烯的含量以提升染料敏化太阳能电池的光伏性能。
研究成果
NiSe/GN0.50纳米杂化材料展现出优于铂和原始NiSe的光伏性能，其效率（8.62%）高于以铂（7.68%）和NiSe（7.18%）作为对电极的器件。这归因于石墨烯提供的高导电性以及NiSe对三碘离子还原反应的卓越催化活性。NiSe/GN0.50纳米杂化对电极优异的电化学稳定性和光伏性能，使其在替代染料敏化太阳能电池中的铂对电极方面具有巨大潜力。
研究不足
实验的技术和应用限制包括：易团聚导致电子导电性差、材料利用率低，以及对三碘化物还原反应的电催化性能不佳。潜在的优化方向包括调节NiSe与石墨烯的质量比，以影响对电极的电化学活性。
1：实验设计与方法选择：
通过简便的原位水热法将NiSe纳米颗粒生长在不同质量比的石墨烯纳米片(GN)上。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)对纳米复合材料进行表征。
2：样品选择与数据来源：
氧化石墨烯纳米片(GO)采用改进的Hummer法制备。NiSe/GN纳米复合材料的合成质量比为NiSe:GN=1:0.
3：
25、1:0.
4：
50、1:
5：75和
1.00。
6：00。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：场发射扫描电镜(JSM, JEOL 7600F)、高分辨透射电镜(Philips, 型号: CM 200)、X射线光电子能谱(Kratos Analytical Ltd, 型号: Kratos AXIS Ultra DLD)、粉末X射线衍射仪(Rigaku, Ultima IV)、共聚焦显微拉曼光谱仪(Renishaw RM 2000)。
7：0)、X射线光电子能谱(Kratos Analytical Ltd, 型号:
4. 实验步骤与操作流程：采用刮涂法制备对电极(CE)。染料敏化太阳能电池(DSSCs)由N719染料敏化的TiO2光阳极和制备的对电极组装而成。
8：实验步骤与操作流程：
5. 数据分析方法：通过循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和塔菲尔极化测量来量化对电极材料的电催化能力。
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Powder X-ray diffractometer
Rigaku, Ultima IV
Rigaku
Characterization of the crystallinity and the phase of the prepared samples.
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Digital source meter
Keithley, Model: 2420
Keithley
Measurement of the photovoltaic performance of the fabricated DSSC.
-
FE-SEM
JSM, JEOL 7600F
JEOL
Observation of morphologies of the prepared NiSe nanoparticles, GO and NiSe/GN nanohybrids.
-
HR-TEM
Philips, Model: CM 200
Philips
Investigation of microstructures of the prepared samples.
-
XPS
Kratos AXIS Ultra DLD
Kratos Analytical Ltd
Evaluation of the chemical nature and composition of the NiSe/GN nanohybrids.
-
Confocal micro-Raman spectrometer
Renishaw RM 2000
Renishaw
Raman spectroscopy analysis.
-
Electrochemical workstation
Biologic: VSP
Biologic
Cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance and Tafel polarization measurements.
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Solar simulator
Newport, Oriel instruments U.S.A 150 W, Model: 67005
Newport
Investigation of the photovoltaic performance of the fabricated DSSC.
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