用于高性能硫化镉敏化太阳能电池对电极的硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料的合成

• 作者: Ahmed Abd El-Moneim Amr Hessein
• 来源期刊: 新型炭材料
• 学科: 工学
• 关键词: 还原氧化石墨烯 硫化铜 量子点太阳能电池 多硫化物电解质
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 26-35
• 页数: 10页
• 分类号: TB333
• 语种: 中文
• DOI: 10.1016/S1872-5805(18)60324-5

摘要

用一釜水热合成法制备了硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料,改变前驱体中石墨烯含量,得到具有不同石墨烯含量的纳米复合材料.所制备的纳米复合材料首先和聚偏氟乙烯粘结剂混合,再涂覆在SnO2x-Fx基体上,得到以CdS敏化TiO2为负极的量子点太阳能电池的对电极,并与传统的Cu2S/Cu对电极进行比较.用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射、拉曼光谱、循环伏安和阻抗谱技术表征了纳米复合材料对电极的微观结构和性能.结果表明:硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料优于Cu2S/Cu对电极.前驱体中石墨烯的含量显著影响了硫化铜纳米晶的化学计量比和形貌.当前驱体石墨烯含量在中等水平下,获得了具有更多供Sx2-离子还原的活性位的优化的硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料.以此优化的纳米复合材料为对电极制备的量子点太阳能电池在100 mW/cm2的光照强度下具有高的、稳定的和可重复的2.36％的能量转化效率,高于用Cu2S/Cu为对电极的能量转化效率.此性能的提升归因于硫化铜纳米晶和导电的还原氧化石墨烯之间的协同作用,还原氧化石墨烯充当共催化剂和导电促进剂,降低对电极的内阻并加快多硫化物的还原.