鈷、鎳、鐵基氧族化合物用作染料敏化太陽能電池對電極的研究進展
摘要：隨著能源危機的加劇,開發(fā)清潔、高效、可持續(xù)的太陽能已成為全球研究熱點.基于光伏收集轉化太陽能為電能的技術提供了一種極具潛力的解決方案.此外,得益于弱光響應力、環(huán)境友好及低制造成本等,染料敏化太陽能電池(DSSC)被認為是最具有應用前景的光伏技術之一.通常,DSSC由納米半導體氧化物(光陽極)、對電極、染料分子和氧化還原電解質組成.各組分的主要作用如下:染料分子作為敏化劑,吸收太陽光,將激發(fā)的電子注入半導體氧化物的導帶中,使染料處于氧化狀態(tài);注入電子從半導體轉移到導電玻璃和外部電路;對電極中的電活性物質從外部電路中收集電子并轉移到電解液中,實現(xiàn)電解液中氧化還原物質的催化還原;電解液負責轉移電子并還原氧化態(tài)的染料,使染料轉化為基態(tài)實現(xiàn)再生.作為DSSC的主要組成部分,對電極對提高DSSC的光伏性能起著至關重要的作用.本文綜述了近年來國內(nèi)外關于鈷、鎳、鐵等金屬氧族化合物作為對電極材料的研究進展和性能,并對其氧化物、硫化物和硒化物的電催化活性進行了比較.總結了提高該類對電極材料電催化活性的各種優(yōu)化方法.性能優(yōu)化主要集中在結構調控、碳材料復合和元素摻雜等方面的研究,用以增強電荷轉移能力,獲得良好的活性位點,調節(jié)其電子結構,最終提高光伏性能.通過調研發(fā)現(xiàn),前期的研究主要是探索鈷、鎳、鐵等金屬的單金屬化合物的可用性,在后續(xù)的研究中,其雙金屬合金及其化合物越來越顯示出替代貴金屬鉑的應用潛力.通過多種優(yōu)化方法的設計與實踐發(fā)現(xiàn),含有鈷、鎳、鐵金屬元素的化合物作為對電極材料的電催化性能已超過標準的鉑電極.雖然DSSC的研究已經(jīng)取得了較為深入的進展,但各類型的對電極材料在DSSC中都存在一些不足和問題.對比發(fā)現(xiàn),金屬氧化物在電極中的電化學阻抗較大,本征?
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