【摘 要】
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进入21世纪,可再生能源是实现全球能源转换和可持续发展的核心和关键。在现有的可再生能源中,太阳能是最有可能实现规模化应用的可再生能源之一。染料敏化太阳能电池（DSSCs）是一种将太阳能转化为电能的装置,由于其成本低、生产工艺简单和良好的光伏性能而备受关注。对电极（CE）是DSSCs的重要组成部分之一,主要承担外电路电子的收集和电解质中氧化还原反应的催化。Pt是将I3-还原的最佳催化剂,但Pt丰度低
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进入21世纪,可再生能源是实现全球能源转换和可持续发展的核心和关键。在现有的可再生能源中,太阳能是最有可能实现规模化应用的可再生能源之一。染料敏化太阳能电池（DSSCs）是一种将太阳能转化为电能的装置,由于其成本低、生产工艺简单和良好的光伏性能而备受关注。对电极（CE）是DSSCs的重要组成部分之一,主要承担外电路电子的收集和电解质中氧化还原反应的催化。Pt是将I3-还原的最佳催化剂,但Pt丰度低、成本高,而且Pt在I3-/I-电解液中长期工作很容易被氧化和腐蚀。传统的DSSCs通过单面照射收集太阳光,而双面照射DSSCs能够从电池的两侧吸光,从而提升电池对太阳光的利用率。因此,寻找一种低成本、高催化活性和透明度的材料作为CE是实现高效双面照射DSSCs的关键。硒化钴,具有独特的类铂电子构型、优异的光学透明度和可耐受的电催化活性,可作为对电极材料用于双面照射DSSCs。多金属氧酸盐,简称多酸（POMs）,是一类纳米级多核金属氧簇,具有尺寸可调,热稳定性、溶解性好,成本低等优点。不仅可以作为电子聚集体提高硒化钴的电荷转移能力,而且POMs优异的氧化还原特性还有利于提高硒化钴对I3-还原的催化活性,有望进一步促进DSSCs中对电极的发展。本论文中我们将POMs纳米粒子在保持结构不变的情况下成功地负载到硒化钴上,从而制备了高效稳定的对电极催化剂,用于双面照射DSSCs中。具体工作如下:1.我们使用超声波驱动策略制备了三种结构稳定的功能性纳米复合材料(P2W17M/Co Se2,M=Fe、Co、Ni),用于双面照射DSSCs对电极。X-射线粉末衍射、红外光谱、X-射线光电子能谱和电子显微镜技术证明POMs纳米粒子被分散负载在Co Se2纳米棒上。电化学测试表明,POMs/Co Se2复合材料对I3-的还原具有良好的催化活性。基于P2W17Co/Co Se2对电极的双面照射DSSCs具有最高的正面和背面照射效率,分别为6.59%和4.56%,高于Pt CE（5.75%和3.58%）和纯Co Se2CE（6.22%和4.22%）。同时,P2W17Fe/Co Se2和P2W17Ni/Co Se2对电极也展示比Pt更好的催化性能。2.我们使用原位合成法将PW11Co纳米粒子负载到类石墨烯的Co0.85Se上(PW11Co-n/Co0.85Se,其中n代表PW11Co的浓度),用于双面照射DSSCs对电极。X-射线粉末衍射、红外光谱、X-射线光电子能谱和电子显微镜技术证明PW11Co纳米颗粒分散负载在Co0.85Se上。电化学测试表明,PW11Co-n/Co0.85Se复合对电极材料具有高效的电催化三碘化物还原性能。将PW11Co-0.5/Co0.85Se复合材料用于双面照射DSSCs对电极时,正面和背面效率分别为7.56%和5.82%,高于Pt CE（5.89%和4.47%）和纯Co0.85Se CE（6.45%和5.33%）。机理研究表明,POMs作为电子聚集体可以提高Co0.85Se向I3-/I-氧化还原对的电荷转移能力,并加速I3-的还原。
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