研究目的
研究MoS2/MoTe2混合异质结构作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极的电催化性能,并将其与传统Pt对电极的性能进行比较。
研究成果
MoS2/MoTe2混合对电极展现出8.07%的高光电转换效率,与铂对电极(8.33%)相当且优于单一MoS2和MoTe2体系。性能提升归因于MoS2与MoTe2金属相之间的协同效应,该效应增强了电催化活性和电荷转移过程。研究表明,MoS2/MoTe2混合材料有望成为染料敏化太阳能电池中替代铂的经济高效方案。
研究不足
该研究聚焦于二硫化钼/二碲化钼混合结构作为染料敏化太阳能电池对电极的优化,但未探究这些材料在运行条件下的长期稳定性。此外,也未涉及溅射与退火工艺在大规模生产中的可扩展性问题。
1:实验设计与方法选择:
研究采用射频溅射法在FTO玻璃上构建MoS2/MoTe2混合双层结构,后经热退火处理提升结晶度。通过调节溅射时间获得不同厚度的MoS2与MoTe2层。
2:样品选择与数据来源:
使用FTO玻璃基底沉积MoTe2与MoS2层,通过控制各层厚度以优化染料敏化太阳能电池性能。
3:实验设备与材料清单:
射频溅射系统、管式炉、MoTe2与MoS2靶材(纯度99.5%)、碲粉与硫粉、TiO2光阳极、N719染料、乙腈电解液。
4:5%)、碲粉与硫粉、TiO2光阳极、N719染料、乙腈电解液。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:首先通过射频溅射在FTO基底沉积MoTe2,继而在碲环境中热退火;随后在MoTe2/FTO上溅射MoS2并进行硫环境退火。采用拉曼光谱、XPS、XRD、场发射扫描电镜、能谱仪及透射电镜对混合结构进行表征,并以其为对电极制备染料敏化太阳能电池,在模拟阳光下评估性能。
5:数据分析方法:
通过循环伏安法、塔菲尔极化及电化学阻抗谱测试混合对电极的电催化性能;采用模拟太阳光照射下的J-V曲线评估染料敏化太阳能电池的光伏性能。
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获取完整内容-
RF sputtering system
Deposition of MoTe2 and MoS2 films on FTO substrates
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Tubular furnace
Thermal annealing of MoTe2 and MoS2 films in tellurium and sulfur environments
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MoTe2 target
99.5% purity
Source material for sputtering deposition of MoTe2 films
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MoS2 target
99.5% purity
Source material for sputtering deposition of MoS2 films
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Tellurium powder
99.99%
Alfa Aesar
Used in the annealing process to improve the crystalline quality of MoTe2 films
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Sulfur powder
Used in the annealing process to improve the crystalline quality of MoS2 films
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TiO2 photoanode
Component of the dye-sensitized solar cell
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N719 dye
Sensitizer for the TiO2 photoanode in dye-sensitized solar cells
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Acetonitrile electrolyte solution
Electrolyte for dye-sensitized solar cells
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