水热合成碳纤维/NiS复合对电极提升纤维状染料敏化太阳能电池效率研究

本文创新性地采用水热法制备碳纤维/NiS复合对电极（CF/NiS），用于纤维状染料敏化太阳能电池（FDSSCs）。研究表明，该复合材料通过提升比表面积和电催化活性，使电池功率转换效率（PCE）达8.10%，较铂（Pt）电极提高15%，短路电流密度（Jsc）提升至16.77 mA/cm2，为低成本太阳能电池开发提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过水热法合成碳纤维/NiS复合对电极（CF/NiS），显著提升纤维状染料敏化太阳能电池（FDSSCs）性能。X射线衍射（XRD）和拉曼光谱证实NiS纳米结构的成功负载，场发射扫描电镜（FESEM）显示其均匀分布于碳纤维表面。

Results and discussion

电化学测试显示，CF/NiS对电极在还原I₃^?/I^?电解质时表现出卓越的催化活性：

1. 电化学阻抗谱（EIS）测得电荷转移电阻（R_ct）低至2.4 Ω，优于Pt电极（3.1 Ω）

2. 塔菲尔极化曲线显示交换电流密度（J₀）提升37%

3. 循环伏安法（CV）证实氧化还原反应可逆性增强

Conclusion

CF/NiS复合电极通过协同效应实现：

• 比表面积（BET测试）增加2.8倍

• 电荷传输路径优化

• 界面催化位点密度提升

最终使电池在AM1.5G光照下获得8.10%的PCE，开路电压（V_oc）达721 mV，填充因子（FF）67.0%，性能超越传统Pt电极。