硫化鈷-石墨烯復合對電極及其光電性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell,DSSC)由于具有不錯的能量轉(zhuǎn)化效率、制造成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點，成為非常有吸引力的新一代太陽能電池。對電極是DSSC非常重要的組件之一，Pt是目前為止最常用的對電極材料。然而，Pt是貴金屬，且資源有限，使用Pt對電極大大增加了DSSC的成本。因此，開發(fā)不含Pt且具有較高效率的對電極材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)Pt電極具有重要意義。由于CoS具有優(yōu)異的電催化性能、原材料豐富且成本低

2、，石墨烯具有卓越的導電性、快速的電荷遷移率、高的比表面積及良好的化學和熱穩(wěn)定性，在本文中，制備了硫化鈷-石墨烯復合對電極，并從以下幾個方面進行了研究：
　　(1)通過水熱法制備CoS粉體，與石墨烯混合，加入有機粘結(jié)劑CMC-Na形成均勻的漿料，采用刮刀法將漿料印刷到FTO玻璃基底上，通過控制漿料中CoS和石墨烯的比例，制備出不同配比的CoS-石墨烯復合對電極；
　　(2)使用XRD、FSEM和EDS表征復合對電極的結(jié)構和形貌

3、，結(jié)果表明，水熱法制備的CoS粉體為六角結(jié)構，尺寸約為500nm，大顆粒是由幾十納米的小顆粒聚集而成的。制備的復合對電極，CoS顆粒均勻的分布在對電極薄膜中，石墨烯為片層卷曲結(jié)構，不同配比復合對電極薄膜的厚度都控制在13~15μm，且各元素在其中的分布較為均勻；
　　(3)采用CV法測量復合對電極的電催化活性及長期穩(wěn)定性，結(jié)果表明，CoS具有優(yōu)異的電催化活性，而石墨烯的電催化性能較差。當在石墨烯中加入CoS后，復合對電極的電催化活

4、性顯著提高，CoS-石墨烯復合對電極的電催化活性比Pt對電極高，長期穩(wěn)定性與Pt一樣好；
　　(4)采用I-V曲線和EIS表征DSSC的光電性能，結(jié)果表明，CoS和石墨烯具有很好的協(xié)同效應，復合后，電荷轉(zhuǎn)移阻抗和Nernst擴散阻抗均減小，硫化鈷-石墨烯復合對電極DSSC的能量轉(zhuǎn)化效率比硫化鈷和石墨烯單獨作為對電極時DSSC的能量轉(zhuǎn)化效率高；
　　(5)研究CoS和石墨烯的最佳配比，隨著CoS比例的增加，短路電流和填充因子均