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自组装石墨烯/多壁碳纳米管双层作为染料敏化太阳能电池中的无铂对电极
摘要： 我们描述了石墨烯和多壁碳纳米管（MWCNTs）双层结构作为染料敏化太阳能电池（DSSC）传统铂基对电极替代材料的制备与性能。该对电极通过简单易行的双重自组装工艺制备，可在逐层沉积过程中控制电极表面粗糙度。氮气氛围下的退火处理提升了电极导电性，并增强了石墨烯与MWCNTs对电解液中I3?物种的催化还原活性。针对氧化锌光阳极DSSC，我们比较了不同对电极的性能表现。双层电极比单层石墨烯或单层MWCNTs电极展现出更高的光电转换效率。其中以双层石墨烯（底层）/MWCNTs（顶层）为对电极的DSSC实现了4.1%的最大转换效率，超过采用薄膜铂对电极的参照电池（效率3.4%）。此外，这种双重自组装对电极具有机械稳定性，可在不显著损失电池性能的情况下循环用于DSSC制备。
关键词： 石墨烯薄片、双重自组装过程、多壁碳纳米管、对电极、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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用于高效双面染料敏化太阳能电池的高度透明金属-卟啉框架薄膜的外延生长
摘要： 双面染料敏化太阳能电池（DSSCs）被视为具有高效率和低资源消耗前景的太阳能转换器件。本研究通过将高度分散的单原子铂掺杂引入范德华层状（lbl）外延生长的Zn-TCPP薄膜（Zn-TCPP-Pt），制备出高透明且高效的的对电极（CE）。所得Zn-TCPP-Pt对电极催化活性与商用铂对电极相当，但在可见光范围内具有更优异的透光能力。采用Zn-TCPP-Pt薄膜对电极的双面DSSC分别实现了5.48%（正面光照）和4.88%（背面光照）的高光电转换效率（PCE）。通过最大化原子利用效率，在约1%铂含量和高度透明对电极的条件下获得了卓越性能。因此，这种低铂含量且高透明度的对电极显著提升了双面染料敏化太阳能电池的光能资源利用率，使其成为替代铂对电极的有力候选材料。
关键词： 双面染料敏化太阳能电池、定向薄膜、金属有机框架、对电极、范德华外延生长
更新于2025-09-11 14:15:04
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一种作为高效耐用柔性钙钛矿太阳能电池新型卓越对电极材料的Bi?Te?拓扑绝缘体
摘要： 倒置柔性钙钛矿太阳能电池（PSCs）通常采用昂贵的金属作为对电极，这些金属既脆又易被钙钛矿腐蚀，在持续弯曲、空气暴露、热应力或光照条件下会导致性能急剧下降，最终阻碍商业化进程。本研究采用简单的热蒸发工艺，使用低成本Bi2Te3对电极。所得器件实现了18.16%的优异光电转换效率，位居已报道效率前列，远高于对照Ag PSC（15.90%）。性能提升应归因于Bi2Te3拓扑绝缘体固有的电子背散射抑制效应。同时，Bi2Te3器件展现出显著增强的机械柔韧性和长期运行稳定性。该策略将为未来柔性光伏应用商业化开辟新途径。
关键词： 拓扑绝缘体、Bi2Te3、柔性钙钛矿太阳能电池、对电极、CH3NH3PbI3
更新于2025-09-11 14:15:04
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铌氧化物作为液结光伏器件中电催化剂的电子结构与催化活性
摘要： 通过尿素-金属氯化物路线成功合成了两种纳米级铌氧化物及其复合物：准六方相Nb2O5（TT-Nb2O5）、单斜相NbO2（M-NbO2）以及TT-Nb2O5与M-NbO2共存体系（TT-Nb2O5/M-NbO2），它们在染料敏化太阳能电池（DSSCs）中展现出优异的催化活性和光伏性能。第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表明，其催化活性显著受本征电子结构和性质影响。M-NbO2中Nb4+的孤对4d1电子增强了Nb-I相互作用，促进电子从M-NbO2对电极（CE）向I转移，从而使基于M-NbO2的DSSCs具有更优催化性能。此外，I在M-NbO2表面的吸附能处于0.3-1.2 eV的最佳能量范围，且M-NbO2费米能级为0.6 eV（高于I3?还原反应电位），可使I3?自发还原为3I?。本研究为理解过渡金属化合物作为DSSCs对电极催化剂的电子结构与催化活性提供了通用策略。
关键词： 电催化活性、对电极、第一性原理DFT计算、染料敏化太阳能电池、铌氧化物
更新于2025-09-11 14:15:04
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用于染料敏化太阳能电池中三碘化物还原的多孔纳米片组装牡丹状硒化钴镍的可控合成
摘要： 开发具有优异催化性能和低成本的的对电极（CE）材料是实现染料敏化太阳能电池（DSSCs）大规模应用的关键步骤。本研究采用简便的自下而上溶剂热法结合硒化工艺，合成了由大量互联多孔纳米片构成的分级钴镍硒化物纳米花（CoeNieSe NFs）。通过简单调节Ni/Co原料摩尔比即可调控CoeNieSe NFs的结构与组成。得益于其优异的层级结构、较大的比表面积、适宜的孔隙率、优化的晶体结构以及多组分的协同效应，CoeNieSe NFs对三碘离子还原表现出卓越的催化活性。值得注意的是，采用CoeNieSe-1:1 NFs对电极组装的DSSC功率转换效率（PCE）达9.00%，优于铂对电极（7.97%）。该策略为可持续能源领域先进分级材料的可控合成提供了新思路。
关键词： 染料敏化太阳能电池，对电极，钴镍硒化物，三碘还原，牡丹状结构
更新于2025-09-11 14:15:04
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硫化铜纳米晶颗粒对量子点敏化太阳能电池中多壁碳纳米管对电极的影响
摘要： 通过连续离子层吸附与反应法结合旋涂技术，将硫化铜（CuS）纳米晶颗粒沉积于氟掺杂氧化锡玻璃基底上经酸处理的多壁碳纳米管（MWCNTs）薄膜中，形成MWCNTs/CuS复合对电极（CE）。通过改变不同循环周期的CuS添加量，探讨其对量子点敏化太阳能电池（QDSCs）中MWCNTs/CuS复合CE光电性能的影响机制。采用电纺丝技术以硫化镉和硫化锌为共敏化剂制备二氧化钛光阳极，组装由光阳极、多硫化物电解质及上述CE构成的QDSCs。通过X射线衍射、透射电子显微镜和能谱仪表征证实CuS纳米晶颗粒成功附着于MWCNTs表面。利用Nyquist图、Tafel曲线和J-V曲线分析光电性能，结果表明：CuS纳米晶颗粒的引入能提升多硫化物还原速率与短路电流密度（Jsc），增强催化活性从而提高功率转换效率（PCE）。八次循环沉积CuS的MWCNTs基CE在所有样品中展现最优光电性能，Nyquist和Tafel曲线分析显示其导电性优于铂（Pt）CE。采用MWCNTs/8CuS CE的QDSCs PCE达5.186%（略低于Pt CE的5.250%），但具有更高Jsc值（18.028 mA cm?2 vs Pt CE的16.057 mA cm?2）。这种低成本且制备简单的MWCNTs/CuS复合CE比Pt CE更适合QDSCs的商业化应用。
关键词： 多壁碳纳米管、量子点敏化太阳能电池、硫化铜纳米晶颗粒、光电性能、对电极
更新于2025-09-10 09:29:36