基于1T-MoS2对电极的量子点敏化太阳能电池的制备及性能研究

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量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)作为典型的第三代太阳能电池,因其低成本以及简便的制备工艺,量子点独特的量子尺寸效应和多激子产生效应等物理性质而倍受关注。其中,对电极作为QDSSCs的核心组件之一,其电催化活性直接影响电池的光伏性能。1T-MoS2由于具有优异的导电性和丰富的活性位点,是最近电催化领域的研究热点。本文探索水热法制备1T-MoS2及其复合材料,通过XRD、Raman、SEM、TEM及XPS等进行结构、形貌和化学形态分析,电化学测试研究其对Sn2-的电催化还原活性,并与Ti O2基Cd S/Cd Se共敏化光阳极组装为QDSSCs,进行光电性能测试。通过水热法在煅烧活化的碳纳米管(a CNT)表面诱导制备1T-MoS2。研究发现,a CNT的引入成功诱导金属1T相的生成,当a CNT添加量为150 mg时,催化活性最好,1T-MoS2/a CNT对电极的电荷转移电阻(Rct)低至0.91Ω。与光阳极组装QDSSCs,光电转换效率(PCE)达到4.53%,远高于MoS2和a CNT电极组装的电池性能。首次以F127在酸性条件下形成的胶束为软模板,制备了1T-MoS2。当F127加入比例为3%时,1T-MoS2呈蜂窝球状,对应的Rct最小,表现出优异的催化活性及稳定性,与无添加及添加比例1%和5%相比,分别减小了79.44%、60.95%和57.14%。与Ti O2/Cd S/Cd Se/Zn Se光阳极组装成QDSSCs,PCE高达6.03%,光伏性能得到大幅提升。采用NiCo-LDH自牺牲模板的空间限域作用,成功制备NiCo2S4/1T-MoS2纳米球,直径约为100 nm,具有异质结构,金属1T相含量高达84.28%。纳米球对电极的Rct仅为0.84Ω,表现出优异的电催化活性。与Ti O2/Cd S/Cd Se/Zn S光阳极组装的QDSSCs,PCE高达5.32%,其填充因子为0.68,这是目前QDSSCs填充因子的最高记录。
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