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可见光活性CZTS敏化的CdS/TiO2串联光阳极用于高效光电化学制氢
摘要： 在氟掺杂氧化锡（FTO）基底上制备了一种由硫化铜锌锡（CZTS）纳米颗粒层覆盖CdS/TiO?异质结构薄膜组成的串联式光阳极，用于光电化学制氢。通过化学浴沉积法在旋涂的TiO?薄膜上沉积CdS薄膜，随后采用喷涂技术沉积CZTS纳米颗粒层，最终形成CZTS/CdS/TiO?/FTO光阳极。该CZTS纳米颗粒层在CdS/TiO?薄膜上的包覆形成了具有不同能级位置的串联结构，不仅增强了可见光区域的光吸收，还促进了光生载流子的高效分离。与TiO?/FTO光阳极相比，CZTS/CdS/TiO?/FTO光阳极的光电化学活性显著提升（达39倍），这归因于3.2 eV至1.7 eV的级联带隙以及界面处异质结的形成。电化学阻抗谱（EIS）测试证实了CZTS/CdS/TiO?/FTO光阳极电荷传输性能的提升，其电荷转移电阻最低（Rct=302 Ω/cm2），显著优于CdS/TiO?（Rct=615 Ω/cm2）和TiO?（Rct=1700 Ω/cm2）光阳极。研究还提出了该串联式CZTS/CdS/TiO?/FTO光阳极光电化学性能增强的作用机制。
关键词： 电化学阻抗谱、水热法、光电化学法、氢气生成、铜锌锡硫纳米颗粒
更新于2025-10-22 19:40:53
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染料敏化太阳能电池中的CZTS对电极：TiO2纳米结构薄膜形貌对照光转换效率的提升
摘要： 在本研究中，通过常规水热法制备了黄铜矿相Cu2ZnSnS4（CZTS）纳米颗粒、一维（1D）纳米棒和三维（3D）花状金红石相TiO2薄膜。通过改变前驱体溶液的铜浓度，获得了（112）晶面取向的单相CZTS纳米颗粒，其化学组成为Cu/(Zn + Sn) = 0.84、0.90、1.05。采用刮涂法在掺氟氧化锡（FTO）基底上制备了CZTS薄膜。研究了反应时间对水热沉积金红石相TiO2纳米棒薄膜生长的影响。利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和扫描电子显微镜（SEM）等技术详细分析了结构特性、物相组成及形貌演变。采用CZTS对电极（CEs）和水热沉积纳米结构TiO2光阳极组装了染料敏化太阳能电池。实验表明，基于三维TiO2纳米结构光阳极的器件效率（2.65%）高于一维微结构器件（1.74%）。该研究证实TiO2光阳极的纳米结构形貌会影响CZTS CEs基染料敏化太阳能电池的性能。
关键词： 二氧化钛纳米结构，2.65%效率，染料敏化太阳能电池对电极，铜锌锡硫纳米颗粒
更新于2025-09-11 14:15:04