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

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%）。