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随着人类对能源需求的增加和环境污染的加剧,环境友好的可再生能源占据着越来越重要的地位。作为第三代太阳能电池的染料敏化太阳能电池(DSSCs),因其制备成本低廉,制造工序简单,理论转换效率高,可制成柔性和颜色可调的器件,可与建筑物结合等优势,受到了广泛的关注和研究。DSSCs通常由染料敏化的纳米晶TiO2薄膜,包含氧化还原电对的电解质和对电极(CE)组成,对电极负责接收外电路中的电子并将其传输给氧化还原电对,促使氧化还原电对的还原。传统的对电极材料通常由金属铂(Pt)制作,但是Pt价格昂贵且资源稀缺,并且容易被电解液腐蚀,影响DSSCs的大规模推广和电池本身的稳定性。所以,需要开发性能优良,成本低廉的对电极材料来替代Pt。硫化物属于直接带隙半导体,具有优异的光电性能,已经被广泛地应用到催化领域中。但是硫化物导电性能较差,限制了它的应用效果。在本文的工作中,将催化性能优良的硫化物分别与导电性能优异的碳纳米纤维(CNFs)和泡沫镍(Ni)相结合,应用到DSSCs的对电极中,进一步探究DSSCs的光伏性能。具体研究内容如下:(1)通过简单的静电纺丝技术和水热法合成了Bi2S3/CNFs复合材料,并通过调节Bi2S3纳米颗粒的数量,使得Bi2S3纳米颗粒密集地生长在碳纳米纤维上而不发生团聚。将Bi2S3/CNFs复合材料应用到DSSCs的对电极中,基于Bi2S3纳米颗粒提供的高催化活性和一维碳纳米纤维形成的网络结构提供的快速电子传输通道,优化的Bi2S3/CNFs复合材料对电极显示出优异的电化学性能,取得了高于Pt对电极(7.12%)的7.64%的光电转换效率(PCE),基于低成本和简单的制作工艺,Bi2S3/CNFs复合材料对电极具有非常好的前景。(2)通过葡萄糖辅助水热法在碳纳米纤维表面同时生长了1T-2H杂化的MoS2纳米片和NiS/Ni3S2(NS)纳米颗粒(NMS/CNFs)。在MoS2纳米片完全包覆了碳纳米纤维之后,外层又负载了大量的NS纳米颗粒,且没有出现团聚现象。因为结合了硫化物的高催化活性,碳的高电导率以及纳米纤维优异的一维结构,NMS/CNFs复合材料表现出优异的电化学性能。将NMS/CNFs复合材料用作对电极组装的DSSCs的光电转换效率达到了8.40%,高于Pt对电极(7.52%),表明NMS/CNFs复合材料对电极具有非常大的潜力。(3)通过两步水热法在泡沫Ni上原位生长了NiCo2S4纳米管阵列,并通过调节化学药品用量优化了纳米管阵列的生长形态。NiCo2S4纳米管紧密而有序地生长在三维结构的泡沫Ni上,生长方向大概与泡沫Ni表面垂直,纳米管的管壁较薄且具有多孔结构。凭借其优秀的化学组成和纳米结构,以及合适的导电基底的选择,NiCo2S4纳米管/泡沫Ni表现出非常优异的催化性能。将NiCo2S4纳米管/泡沫Ni用作DSSCs的对电极,光电转换效率达到了8.29%,远高于Pt对电极(7.48%),所以NiCo2S4纳米管/泡沫Ni对电极对未来电极材料的开发具有非常好的借鉴意义。