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Sol. Energy:高度多孔Ba3Ti4Nb4O21钙钛矿纳米纤维作为准固态染料敏化太阳能电池的光阳极
2020/6/19 13:18:33 易丝帮

DOI:10.1016/j.solener.2020.06.027

三元氧化物由于可以通过控制其组成和掺杂比例来调节其光学和电子性能,因此被认为是一种很有前途的集光器件电极材料。本文提出了一种制备三元氧化物钙钛矿纳米纤维(NFs)的简便方法,并对其作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的高效电极材料进行了研究。所制备的电纺六角钙钛矿状(A3B8O21)纳米纤维是由多个小单晶构成的,这些单晶连接在一起的长度为几微米。烧结至650℃后,获得了高度多孔的钙钛矿纳米纤维,这增加了纳米纤维对染料的吸附能力,从而比传统的纳米管具有更高的光转换效率。使用XRD、SEM、TEM和TGA分析研究了所制备纳米纤维的结晶度、化学和热学特性。此外,采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)测量评估了退火温度对纳米纤维孔径和总表面积的影响。将所制备的纳米纤维用来构建全太阳能电池器件,通过光电流-电压曲线显示出整体性能的增强。这种增强主要与染料在纳米纤维表面的较高吸附率有关。高度多孔的静电纺纳米纤维是一个良好的平台,对太阳能电池器件的未来发展具有重要意义。

 

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图1.(a)静电纺丝和在(b)450、(c)650和(d)900℃下煅烧的Ba3Ti4Nb4O21纳米纤维的FESEM图像。


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图2.(a和b)在900℃下煅烧的Ba3Ti4Nb4O21纳米纤维的TEM和高分辨率TEM图像,以及(c)标记区域的SAED表明了纳米纤维的高度结晶性。


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图3.(a)在450℃、650℃和900℃下退火的Ba3Nb4Ti4O21纳米纤维的XRD和(b)FTIR光谱。


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图4.(a)在450℃、650℃和900℃下退火的钙钛矿纳米纤维的拉曼光谱,以及(b)在450℃、650℃和900℃下退火的纳米纤维的奈奎斯特图。


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图5.组装的DSSC的示意图。负极由TCO、TiO2和钙钛矿纤维组成,正极由镀铂的TCO组成。


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图6.(a)900℃下退火的裸Ba3Nb4Ti4O21纳米纤维(黑色)的吸光度,在紫外光和可见光区域含N-719染料(红色),以及(b)所制备DSSC的J-V特性。




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