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碳纳米管-氧化铁(III)纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池阴极：计算建模与电化学研究
摘要： 以下是关于多壁碳纳米管（MWCNT）与α-三氧化二铁（α-Fe?O?）纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池（DSCs）阴极材料适用性的评估结果。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）和X射线元素映射分析对MWCNT/α-Fe?O?纳米复合材料的形貌和结构进行了表征。此外，针对代表高电流密度、低峰谷分离、低电荷转移电阻及近乎100%稳定响应信号的I?/I??氧化还原对的电化学活性，研究了该纳米复合材料的性能。进一步采用分子力学（MM）和限制性Hartree-Fock/半经验参数化（RHF/PM6）方法进行的计算建模显示，所建模型纳米复合材料的最高占据分子轨道（HOMO）、最低未占分子轨道（LUMO）及HOMO-LUMO能隙分别为-6.88 eV、-3.62 eV和3.26 eV，这些特性与DSC结构的电子能级级联相匹配。最终，采用N719敏化TiO?光阳极和MWCNT/α-Fe?O?对电极组装的DSC器件，展现出0.7 V的开路电压、20.37 mA cm?2的短路电流密度及6.0%的功率转换效率。本研究成功证实了该纳米复合材料作为碘基染料敏化太阳能电池阴极材料的潜力。
关键词： 染料敏化太阳能电池，纳米复合材料，碳纳米管，分子力学，RHF/PM6，氧化铁(III)
更新于2025-11-21 11:18:25
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中空分级结构Co0.85Se作为染料敏化太阳能电池中三碘化物还原的高效电催化剂
摘要： 探索具有高效三碘离子还原性能的非贵金属基电催化剂对染料敏化太阳能电池的实际应用至关重要。本研究开发了一种简便的一步水热法合成中空分级结构Co0.85Se。在甲醇-水反应体系中制得的中空分级结构Co0.85Se-M产物比其他醇-水体系制备的样品具有最大比表面积（215.36 m2 g?1）和最佳结晶度。将该电催化剂用作染料敏化太阳能电池的对电极时，其I??/I?氧化还原对的峰谷电位差（Epp）仅为97 mV。研究发现Co0.85Se的催化活性与结晶度密切相关。通过密度泛函理论确定了反应路径，证实三碘离子在Co0.85Se上还原为碘离子的能垒（约0.65 eV）小于铂（约1.18 eV）。实验与理论结果均表明，Co0.85Se-M作为染料敏化太阳能电池对电极材料比铂对电极（7.20%）具有更高的功率转换效率（8.76%）。
关键词： 染料敏化太阳能电池、中空分级结构、硒化钴、电催化活性、三碘化物还原
更新于2025-11-21 11:03:13
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通过多元醇还原法制备的透明铂对电极用于双面染料敏化太阳能电池
摘要： 在200°C以下通过多元醇还原法制备了氟掺杂二氧化锡/玻璃基底上的铂催化纳米颗粒。与常规热还原法相比，该多元醇还原法使对电极具有更好的透明度，并使所得染料敏化太阳能电池（DSSCs）具有更高的光电转换效率（PCE）。采用5μm厚TiO?光阳极的DSSCs在前照和背照条件下的PCE分别为6.55%和5.01%。其背/前效率比对于高效双面DSSCs极具应用前景。
关键词： 染料敏化太阳能电池、铂、双面、乙二醇、对电极
更新于2025-11-21 11:01:37
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以咔唑为给体的卟啉染料敏化太阳能电池：辅助苯并噻二唑受体及给体上大位阻取代基的影响
摘要： 通过引入苯并噻二唑（BTD）单元作为辅助电子受体以扩展吸收光谱，以及在咔唑单元中引入大位阻二己氧基苯基团来抑制染料聚集并提高光电压（Voc），我们设计合成了三种含咔唑给体的卟啉敏化剂XW54-XW56。与XW1的650 nm吸收阈值相比，XW54中引入的BTD单元显著将吸收阈值红移至约700 nm并拓宽了吸收范围。因此，XW54展现出更宽的单色光子-电子转换效率（IPCE）光谱，其起始波长红移至780 nm，产生11.60 mA cm?2的光电流密度（Jsc），高于XW1。但BTD单元带来的大共轭结构加剧了染料聚集，导致Voc值下降，最终XW54效率为6.26%，略高于XW1的6.11%。另一方面，XW55通过引入大位阻二己氧基苯基给体基团，实现了860 mV的最高Voc，这归因于有效抑制电荷复合和染料聚集，使器件效率提升至6.60%?；赬W54和XW55，XW56同时引入两个二己氧基苯基团和BTD单元，获得7.03%的最高效率，其Jsc和Voc分别为12.5 mA cm?2和785 mV。这些结果表明：通过同步引入大位阻二己氧基苯基团和苯并噻二唑单元，可协同拓展吸收光谱并抑制染料聚集，从而提升光电流和光电压，为开发高效染料敏化太阳能电池（DSSCs）提供了新途径。
关键词： 染料敏化太阳能电池、敏化剂、卟啉、大位阻基团、咔唑
更新于2025-11-19 16:56:42
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胶体合成富缺陷二硒化钼纳米片实现卓越催化活性
摘要： 富含缺陷且边缘垂直排列的过渡金属二硫化物（TMD）纳米片在多种催化应用中具有显著优势。然而，通过胶体合成法制备厚度不均一且富含缺陷的纳米片一直是一项挑战。本研究报道了一种2H相二硒化钼（2H-MoSe?）纳米片的胶体合成方法，通过调节配位溶剂的用量实现厚度调控，所制纳米片具有大量缺陷和垂直排列的边缘。拉曼光谱中额外的振动模式证实了这些纳米片中硒空位缺陷位点的存在。该纳米片展现出优异的电催化析氢反应性能：在10 mA cm?2电流密度下过电位低至210-225 mV，塔菲尔斜率仅为54-68 mV/dec。此外，这些MoSe?纳米片还通过低成本简化工艺用作染料敏化太阳能电池的对电极（CE），常规可获得与铂对电极（7.84±0.10%）相当的7.02±0.18%功率转换效率。该研究为制备具有卓越催化性能的层状TMD材料提供了新型合成策略。
关键词： 对电极、过渡金属二硫化物、染料敏化太阳能电池、二硒化钼纳米片、析氢反应
更新于2025-11-19 16:56:35
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基于吲哚啉和苯并噻唑的方酸菁染料敏化太阳能电池：含双取代磺酸基团的合成、表征及电池性能
摘要： 两种新型对称方酸菁染料敏化剂（SQTHZ和SQIND）以苯并噻唑和吲哚啉基团作为强给电子单元向TiO?纳米颗粒注入电子，被测试用于染料敏化太阳能电池（DSSC）。理论计算与吸收结果表明，SQTHZ的LUMO轨道电子密度在整个发色团上离域分布，导致该敏化剂与TiO?导带间产生强电子耦合。此外，含双-SO??侧基的长烷基链可抑制复合反应并减少染料聚集。值得注意的是，与SQIND相比，SQTHZ在更长波长处展现出紫外-可见及近红外吸收特性。这种结构特征及光学性质使染料敏化太阳能电池效率显著提升，其综合光伏性能（η=3.31%，Jsc=7.65 mA/cm2，Voc=0.59 V，ff=0.71，674 nm处IPCE=47%）均优于SQIND。
关键词： 光电化学性质、密度泛函理论、染料敏化太阳能电池、对称方酸菁染料
更新于2025-11-19 16:46:39
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双波段发光太阳能转换器耦合染料敏化太阳能电池，用于高性能半透明光伏器件
摘要： 我们展示了一种高性能半透明太阳能电池，该电池采用染料敏化太阳能电池（DSSC）与能吸收双波段的光致发光太阳能转换器（LSC）耦合。我们提出了一种"夹层式"结构：下转换（DS）LSC/DSSC/上转换（UC）LSC。含蒽的DS LSC将紫外线转换为可见光，而含有meso-四苯基四苯并卟啉钯/9,10-二苯乙炔基镧烷染料对的UC LSC将近红外光转化为可见光。这种双波段LSC在不显著降低可见光透射率的情况下提高了DSSC的功率转换效率（PCE）。我们通过优化各LSC中荧光染料的浓度来获得最大光致发光，并通过在UC LSC中引入纳米粒子散射体来优化后向散射。该双LSC-DSSC器件平均可见光透射率达42%，功率转换效率最高达到7.8%。我们将可捕获宽带波长光的LSC与DSSC相结合，为半透明光伏器件指明了发展方向。
关键词： 发光太阳能聚光器、半透明光伏器件、下转换、光子上转换、染料敏化太阳能电池
更新于2025-11-19 16:46:39
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氮掺杂碳纳米管接枝多面体中嵌入CoTe2材料，其在染料敏化太阳能电池中具有增强的电催化性能
摘要： 开发高活性且地壳储量丰富的电催化剂是染料敏化太阳能电池（DSSCs）商业化的挑战。本研究报道了以沸石咪唑酯骨架-67（ZIF-67）为模板，设计合成嵌入氮掺杂碳纳米管接枝多面体（CoTe2@NCNTs）中的CoTe2纳米颗粒。得益于碳纳米管原位生长带来的高比表面积以及CoTe2与氮掺杂纳米结构碳之间的协同效应，CoTe2@NCNTs复合材料对I3?离子还原表现出卓越的催化活性。作为DSSCs的对电极（CE）时，该复合材料实现了9.02%的超高功率转换效率（PCE），较铂对电极（8.03%）提升约12%。本研究为传统铂对电极提供了新兴替代方案，并通过理性表面工程策略为高效电催化剂的合成开辟了新途径。
关键词： 碳纳米管，对电极，染料敏化太阳能电池，碲化钴
更新于2025-11-14 17:04:02
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由纳米颗粒修饰的纳米棒组成的分级TiO?微球，用于提升染料敏化太阳能电池的光伏性能
摘要： 采用两步溶剂热法成功制备了由纳米颗粒修饰纳米棒组成的分级TiO?微球（NP-MS）。使用NP-MS作为光阳极材料具有三大优势：纳米颗粒修饰提高了比表面积并直接增强了染料负载能力；作为电子传输路径的金红石相纳米棒实现了快速电子传输并抑制了电荷复合过程；三维分级NP-MS结构兼具强光散射能力和良好连通性。因此，这种分级NP-MS综合了优异的散射能力、染料负载能力、电子传输及电荷复合抑制等特性。得益于这些优势，基于NP-MS薄膜的光阳极获得了高达7.32%的光电转换效率，在相近厚度下较P25薄膜光阳极（5.10%）提升了43.5%。与传统含散射层或散射中心的光阳极相比，这种单层高散射能力光阳极的制备工艺极为简便。我们认为该策略有助于高效染料敏化太阳能电池的简易制备。
关键词： 电子传输、染料敏化太阳能电池、溶剂热法、分级TiO?微球、光伏性能
更新于2025-11-14 17:04:02
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氧化锌光电极与氟掺杂锡氧化物之间用于染料敏化太阳能电池的炭黑和钛中间层
摘要： 采用射频磁控溅射法在氟掺杂氧化锡（FTO）阳极层上沉积碳黑和钛中间层，再通过等离子体增强化学气相沉积技术在中间层上方制备氧化锌（ZnO）光阳极层。虽然ZnO因其高结合能、优异的击穿强度、内聚性及稳定性被用作染料敏化太阳能电池（DSSC）的光电极材料，但其与FTO阳极的接触性能较差。为此本研究沉积了碳黑和钛中间层，并探究其对DSSC功率转换效率（PCE）的影响。实验显示：当碳黑或钛中间层厚度为120纳米时，器件PCE分别达到5.21%和4.45%，显著高于无中间层器件（3.25%）。其中碳黑中间层的平滑界面有效降低了ZnO光阳极的界面阻抗；而钛中间层在ZnO侧形成的TiO2反而增加了阻抗并降低了PCE。
关键词： 掺氟氧化锡、钛、炭黑、染料敏化太阳能电池
更新于2025-11-14 17:04:02