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分层NiO@NiS@石墨烯纳米复合材料作为无铂染料敏化太阳能电池的可持续对电极

DOI：10.1016/j.apsusc.2019.144010 期刊：Applied Surface Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 近期对染料敏化太阳能电池（DSSC）的研究集中于开发低成本、高功率转换效率且具有优异催化性能的对电极材料。由于具有宽禁带特性，氧化镍（NiO）因其高短路电流特性被研究作为DSSC对电极材料。本研究通过水热法合成了氧化镍@硫化镍@石墨烯（NiO@NiS@G）纳米复合材料。X射线衍射（XRD）揭示了NiO@NiS@G纳米复合材料的结构组成并证实其成功形成。拉曼光谱是分析碳基材料最有效的工具，其D带和G带证实了氧化石墨烯（GO）向石墨烯（G）的转化。X射线光电子能谱（XPS）显示材料中含有Ni、O、C和S原子。形貌分析表明形成了锚定在石墨烯片层表面的NiO@NiS纳米片。通过喷涂技术将合成材料涂覆在掺氟氧化锡（FTO）基底上并研究其催化性能。与NiO@NiS（496 mV）相比，NiO@NiS@G纳米复合材料的电化学活性（峰电位差Epp为391 mV）更高，且相比NiO@NiS表现出更优异的稳定性。通过电化学阻抗谱（EIS）测量商用铂、NiO@NiS@G和NiO@NiS的对电极电荷转移电阻，对应阻值分别为15.7、23.2和36.8 Ω。采用NiO@NiS@G的太阳能电池效率达2.10%，显著高于NiO@NiS（1.68%）。
作者： K. Silambarasan，J. Archana，S. Athithya，S. Harish，R. Sankar Ganesh，M. Navaneethan，S. Ponnusamy，C. Muthamizhchelvan，K. Hara，Y. Hayakawa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用NiO@NiS@石墨烯纳米复合材料开发低成本、高效率的染料敏化太阳能电池（DSSCs）对电极。

研究成果

NiO@NiS@G纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的对电极，展现出优异的电化学和光伏性能，为铂提供了具有成本效益的替代方案。其层级结构增强了导电性和催化性能，使其成为大规模应用的可行候选材料。

研究不足

NiO@NiS@G的功率转换效率（2.10%）仍低于商用铂（2.77%），表明其在导电性和催化活性方面仍有提升空间。

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