Ag2S/X（X: Co/Ni）纳米晶作为染料敏化太阳能电池对电极的性能研究：低成本铂替代材料的突破

针对铂(Pt)基对电极(CE)成本高的问题，研究人员通过热注射法合成Ag2S/Co和Ag2S/Ni纳米晶(NCs)，首次将其作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的CE催化剂。结果表明，Ag2S基DSSCs的功率转换效率(?)比Pt基器件高5.2%，为开发低成本、可持续太阳能技术提供了新思路。

　　

随着化石能源枯竭与温室效应加剧，太阳能转换技术成为研究热点。染料敏化太阳能电池(DSSCs)因成本低、制备简单等优势备受关注，但其核心部件对电极(CE)依赖昂贵的铂(Pt)催化剂，制约了大规模应用。传统Pt基CE虽催化性能优异，但价格高昂且储量有限，开发高效、稳定的替代材料迫在眉睫。硫系化合物因其窄带隙和光吸收特性成为研究焦点，其中硫化银(Ag₂S)纳米晶(NCs)展现出独特的光电性能，但纯相Ag₂S的催化活性不足。通过过渡金属(Co/Ni)掺杂调控电子结构，可能突破性能瓶颈。

为验证这一设想，埃尔吉耶斯大学的研究团队在《Polyhedron》发表论文，采用热注射法合成Ag₂S/X（X: Co/Ni）NCs，系统研究其作为DSSCs对电极的性能。通过粉末X射线衍射(PXRD)分析晶体结构，透射电镜(TEM)表征形貌，电化学测试评估催化活性，最终构建DSSCs器件并测试光电转换效率(PCE)。

材料与方法
研究采用热注射法合成Ag₂S/X NCs，以银醋酸盐、钴/镍醋酸盐为前驱体，硫粉为硫源，1-十八烯(ODE)和油胺(OLA)为溶剂。通过PXRD和TEM确认晶体结构与粒径分布，采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)测试催化性能，最终组装DSSCs对比PCE。

结果与讨论
晶体结构分析
PXRD显示所有样品均保持单斜晶系（空间群P2₁/n），过渡金属掺杂未改变Ag₂S主体结构。TEM证实NCs平均粒径约10 nm，且分布均匀。

光电性能
Ag₂S/Co基DSSCs的PCE达4.05%，较Pt基器件提升5.2%。电化学测试表明，过渡金属掺杂显著增强对I₃^-/I^-氧化还原对的催化活性，电荷转移电阻降低约30%。

结论与意义
该研究首次证实Ag₂S/X NCs可作为高效Pt替代材料，其性能提升源于过渡金属掺杂优化的电子结构与催化位点。这一发现为DSSCs降低成本提供了新方案，推动可持续能源发展。未来可探索其他金属掺杂组合与界面工程，进一步提升器件效率。