Incorporation de matériaux composites de carbone nanostructurés dans des contre-électrodes pour des cellules solaires à colorant hautement efficaces

Contexte

Les cellules solaires à colorant (DSSC) ont reçu beaucoup d'attention en tant qu'alternative aux cellules solaires à base de silicium. Ils sont considérés comme l'une des cellules solaires de troisième génération les plus importantes, car ils présentent les avantages d'un coût de fabrication relativement bas, d'une fabrication facile et d'excellentes propriétés photovoltaïques [1, 2]. Les composants clés des DSSC sont TiO₂ photoélectrode d'oxyde d'étain dopé au fluor (FTO) enrobée d'un film mince, colorant, électrolyte liquide (\( {I}^{-}/{I}_3^{-} \) couple redox), et contre-électrode (CE) [ 3, 4].

En tant que principe de fonctionnement du DSSC, les molécules de colorant sont généralement adsorbées à la surface du TiO₂ semi-conducteur. nanoparticules (NPs) comme photoélectrode. Lorsqu'un DSSC est exposé à la lumière du soleil, les électrons générés par les molécules de colorant excitées sont injectés en continu dans la bande de conduction de TiO₂ NPs, puis ils atteignent l'électrode d'oxyde conducteur (par exemple, le verre FTO). Les électrons photogénérés sont transférés à travers le circuit externe, puis ils sont introduits dans un électrolyte liquide à travers des CE revêtus de Pt. L'électrolyte transporte enfin les électrons pour terminer un cycle de courant dans les DSSC.

En tant que métal précieux, le Pt présente les avantages d'une excellente activité catalytique, d'une réduction efficace des iodures/triodes et d'une bonne conductivité électrique, de sorte qu'il est généralement utilisé comme CE des DSSC [5,6,7,8,9,10,11] . Cependant, le Pt est relativement cher, ce qui entrave la production massive de DSSC dans l'industrie des cellules solaires et entraîne une mauvaise stabilité des DSSC en raison d'électrolytes corrosifs. Ainsi, de nombreuses recherches ont été consacrées à trouver des candidats appropriés pour remplacer le catalyseur au Pt dans les DSSC par des matériaux à faible coût, tels que le noir de carbone (CB), les nanotubes de carbone (CNT), les alliages métalliques, les sulfures métalliques et les polymères conducteurs [5,6 ,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16]. Parmi ces différentes alternatives, les matériaux nanostructurés en carbone tels que les nanoparticules de carbone (CNP, C₆₀ ), les nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) et les flocons de graphène (GF) auraient une alternative potentielle au Pt dans les CE des DSSC car ils ont une conductivité relativement élevée, une grande surface spécifique, une stabilité photochimique élevée et une bonne résistance mécanique [17, 18,19,20,21].

Pour fabriquer des CE revêtus de matériaux nanostructurés de carbone, diverses méthodes, notamment le dépôt chimique en phase vapeur [22, 23], le revêtement par gouttes [24, 25], le revêtement par centrifugation [26] et le processus de revêtement par pulvérisation [27] sont développées. Cependant, ils nécessitent généralement des procédures de fabrication assez complexes et, simultanément, il est intrinsèquement difficile d'obtenir une liaison étroite et une épaisseur uniforme des matériaux nanostructurés en carbone utilisés. La sérigraphie est un processus simple, facile et polyvalent qui consiste à exercer une pression à l'aide d'une raclette ou d'un autre dispositif mécanique pour déposer uniformément des pâtes sur la surface du substrat. Il peut créer divers produits imprimés avec des propriétés durables, qui peuvent résister à un contact externe [28, 29]. Par conséquent, il a souvent été utilisé pour fabriquer des films minces uniformes sur la surface du substrat, et simultanément l'épaisseur des films minces peut être facilement contrôlée en faisant varier le nombre de processus de sérigraphie.

Dans cette étude, nous utilisons un processus de sérigraphie pour fabriquer des films minces composés de divers matériaux nanostructurés en carbone, notamment des CNP, des MWCNT, des GF et leurs mélanges à la surface de substrats de verre FTO avec différentes épaisseurs en tant que CE de DSSC. Et puis, les performances photovoltaïques des DSSC résultantes sont systématiquement examinées en termes de tension à vide (V _oc ), densité de courant de court-circuit (J _sc ), le facteur de remplissage (FF) et l'efficacité de conversion de puissance (PCE), qui sont également finalement comparés aux performances photovoltaïques des DSSC à base de Pt.

Méthodes/Expérimental

Fabrication de TiO₂ -Photoélectrodes basées sur les DSSC

TiO₂ La photoélectrode à base de NP a été préparée en utilisant un procédé de sérigraphie sur la surface du verre FTO (SnO₂ :F, 7 Ω/sq., Pilkington, Boston, États-Unis). TiO₂ disponible dans le commerce Les NP (P25, Degussa, Allemagne) ont été utilisées sans autre traitement. Pour fabriquer du TiO₂ pâte, 6 g de TiO₂ NPs, 20 g de terpinéol, 1 ml d'acide acétique (CH₃ COOH) et 15 g d'éthanol ont été mélangés dans un flacon pour faire une solution-I. Ensuite, 3 g d'éthylcellulose et 27 g d'éthanol ont été mélangés dans un autre flacon pour préparer la solution II. Par la suite, les deux solutions ont ensuite été mélangées de manière homogène dans un flacon à l'aide d'un mélangeur planétaire pendant 3 min, puis elles ont été chauffées dans un four pour éliminer l'éthanol. Avec l'aide du processus de sérigraphie, TiO₂ un film mince a été formé sur un verre FTO avec une surface photoactive de 0,6 cm  ×  0,6 cm avec une épaisseur de ~ 23 μm. Le verre FTO a été nettoyé à l'aide d'acétone, d'éthanol et d'eau déminéralisée, puis prétraité avec le mélange de 0,247 ml de TiOCl₂ solution et 20 ml d'eau déminéralisée pour améliorer l'adhérence entre TiO₂ Verre NPs et FTO. Le TiO₂ Le verre FTO recouvert d'un film mince a ensuite été fritté à ~ 500 °C pendant 30 min pour éliminer les composants résiduels. Le TiO₂ fritté Le verre FTO enduit a ensuite été immergé dans une solution de colorant contenant 0,3 mM de N719 (Solaronix, SA, Suisse) pendant 24 h [20].

Fabrication de CE à base de matériaux carbonés nanostructurés

Pour fabriquer un CNP homogène (C₆₀ , CNT Co., Ltd., Corée), MWCNTs (CNT Co., Ltd., Corée), pâte GFs (CNT Co., Ltd., Corée), 0,2 g de CNP, 0,2 g de MWCNT et 0,2 g de Les GF ont été dispersés dans la solution de mélange de 1 g de terpinéol et de 0,1 g d'éthylcellulose, ce qui a amélioré l'adhérence entre les matériaux carbonés nanostructurés et le substrat. Ensuite, ils ont été dispersés dans une solution d'éthanol suivie d'une sonication pendant 2 h avec un sonicateur à sonde (Daihan Scientific Co., Ltd.) pour obtenir une suspension homogène, qui a ensuite été évaporée sur une plaque chauffante pour fabriquer une pâte à viscosité relativement élevée. Pour fabriquer divers mélanges de matériaux carbonés, y compris CNP/MWCNT, CNP/GF/, MWCNT/GF, CNP/MWCNT/GF comme indiqué sur la figure 1a, des poudres de CNP, MWCNT et GF ont été dispersées dans la solution de terpinéol et d'éthylcellulose , puis ils ont été traités par des procédés de sonication et d'évaporation. Les sept pâtes différentes composées de CNP, MWCNT et GF ont ensuite été sérigraphiées sur la surface de verre FTO, qui a été percée de deux trous d'une surface de 0,6 cm × 0,6 cm. Ensuite, un traitement thermique à 400 ^° C pendant 15 min a été fait pour éliminer tous les contaminants organiques formés sur les matériaux de carbone nanostructurés. Les épaisseurs des matériaux carbonés utilisés dans la présente étude ont été modifiées par le nombre de processus de sérigraphie. Comme référence CE, un verre FTO a été recouvert de Pt à l'aide d'une pulvérisation ionique (E1010, Hitachi, Chiyoda-ku, Japon) fonctionnant à 1,2 kV et 7 mA.

un Schéma de fabrication de composites de nanoparticules de carbone (CNP)/nanotubes de carbone multiparois (MWCNT)/flocons de graphène (GF) pour contre-électrodes (CE) de cellules solaires à colorant (DSSC) et b photographie et composants de DSSC assemblés dans la présente étude

Fabrication et caractérisation des DSSC

Les photoélectrodes et les CE fabriqués ont été scellés sous forme de configuration de type sandwich avec un film polymère thermofusible (60 μm d'épaisseur, Wooyang, Corée), puis ils ont été chauffés à 120  ^° C pendant 4 min. Par la suite, un électrolyte liquide à base d'iodure (AN-50, Solaronix, SA, Suisse) a été injecté dans l'espace entre deux électrodes à travers les deux trous percés sur les CE, et les trous ont ensuite été scellés avec un verre de protection utilisant un polymère thermofusible. film. Enfin, une unité DSSC a été complètement assemblée, comme le montre la figure 1b.

La performance photovoltaïque des DSSC fabriqués dans la présente étude a été mesurée sous une masse d'air de 1,5 et 1 soleil (=100 mW cm ^− 2 ) éclairage à l'aide d'un simulateur solaire (PEC-L11, Peccell Technologies, Inc., Kanagawa, Japon). L'intensité de l'éclairage lumineux a été calibrée avec précision à l'aide d'un détecteur à photodiode Si standard avec un filtre KG-5. Les courbes de courant densité-tension (J-V) et les spectres d'impédance électrochimique (EIS) ont été enregistrés automatiquement avec un compteur source Keithley SMU 2400 (Cleveland, OH, USA) sous un éclairage de 100 mW cm ^− 2 .

La structure physique et l'épaisseur des matériaux carbonés nanostructurés ont été mesurées à l'aide d'une microscopie électronique à balayage (SEM, S-4200, Hitachi) fonctionnant à ~ 15 kV. La surface spécifique et la porosité ont été mesurées à l'aide d'un instrument Brunauer-Emmett-Teller (BET) (ASAP 2020, USA), et leurs distributions de taille de pores ont été déterminées à l'aide de la formule Barrett-Joyner-Halenda (BJH) de la branche de désorption. La propriété structurelle des matériaux carbonés nanostructurés a été examinée à l'aide d'une spectroscopie Raman (Ramboss 500i, DongWoo Optron), dans laquelle un laser de 532 nm a été utilisé pour l'excitation.

La mesure de la voltamétrie cyclique a été effectuée à l'aide d'un poste de travail électrochimique du compteur source Keithley SMU 2400 (Cleveland, OH, États-Unis) et d'un système conventionnel à trois électrodes, composé d'une électrode de travail en composite de carbone ou revêtue de Pt, d'une contre-électrode en feuille de Pt et d'une électrode de référence au calomel (ALS Co., Ltd., Japon). Ces électrodes ont été immergées dans 10 mM LiI, 1 mM I₂ acétonitrile et 0,1 M de LiClO₄ solution mixte.

Résultats et discussions

La mesure par spectroscopie Raman est l'une des analyses non destructives pour la caractérisation de l'état cristallin et des défauts des matériaux carbonés. La figure 2 montre divers spectres Raman pour les cas des CNP, des MWCNT et des GF. Le pic D est lié au premier ordre des phonons de limite de zone et il est connu sous le nom de pic de désordre provenant de défauts dans la couche de matériau carboné. Le pic G est le mode principal des matériaux carbonés, et il est connu sous le nom de configuration planaire de sp ² lien [13]. Les pics D et G apparaissaient généralement à 1355 cm ^− 1 et 1579 cm ^− 1 pour les CNP, GF et MWCNT employés dans la présente étude. L'intensité relative des pics D et G (I _D /Je _G ) indique les défauts des matériaux carbonés [30]. Les défauts des matériaux carbonés nanostructurés sont bénéfiques pour exercer une activité catalytique efficace car le processus de réduction de l'électrolyte iodure dans les DSSC se produit au niveau des défauts des matériaux carbonés [31]. L'intensité relative calculée des CNP, des GF et des MWCNT était d'environ  0,95, ~ 0,97 et ~ 1,01, respectivement. La plus grande intensité relative des pics D et G a été observée lorsque les MWCNT sont présents. C'était probablement parce que les MWNCT ont des défauts abondants dans leurs plans de bord. Cependant, il était plus petit lorsque les CNP et les GF étaient présents. Cela a probablement été causé par la présence de structures amorphes de CNP et de structures planaires 2D relativement grandes de GF, respectivement.

Spectres Raman des CNP, MWCNT et GF

Les distributions de volume de pores des matériaux carbonés nanostructurés mesurés sont illustrées à la Fig. 3. Les GNP, MWCNT et GF avaient une surface BET de 24,7 m ² g ^− 1 , 311,8 m ² g ^− 1 , et 269,5 m ² g ^− 1 , respectivement. La quantité d'azote adsorbée et la taille moyenne des pores ont été augmentées dans l'ordre de CNP/MWCNT > MWCNT > CNP/MWCNT/GF > MWCNT/GF > GF > CNP/GF > CNP, suggérant que la présence de MWCNTs est très efficace pour augmenter la surface spécifique des matériaux carbonés nanostructurés dans les CE des DSSC afin que le transfert d'électrons entre le CE et l'électrolyte liquide puisse être considérablement amélioré.

un Courbes d'adsorption et de désorption d'azote. b Distributions du volume des pores des poudres CNP, MWCNT, GF, MWCNT/GF, CNP/GF, CNP/MWCNT et CNP/MWCNT/GF

Les images SEM de la vue de dessus de la figure 4 montrent les morphologies de divers matériaux carbonés nanostructurés, y compris les CNP, les MWCNT, les GF et leurs composites, qui ont été revêtus à la surface des lasses FTO. Les CNP semblaient s'agréger de manière significative et aboutir à la formation d'amas séparés du verre FTO, tandis que les MWCNT créaient des structures poreuses en réseau aléatoire, dans lesquelles les ions \( {I}_3^{-} \) dans l'électrolyte liquide peuvent facilement se diffuser vers le sites actifs. Les GF se sont avérés pour la plupart faire des couches planes bidimensionnelles. Pour le cas du mélange MWCNT/GF, des réseaux MWCNT se sont formés à la surface des GF. Après avoir ajouté des CNP dans les MWCNT et les GF, les surfaces des MWCNT et des GF ont été partiellement recouvertes de CNP. Les images SEM en coupe transversale de la figure 4 montrent clairement que le film mince à base de CNP n'était pas lié de manière homogène à la surface du verre FTO, de sorte que le contact interfacial entre les CNP et le verre FTO était très mauvais. Contrairement aux CNP, tous les autres matériaux carbonés nanostructurés (c. Les épaisseurs des films minces à base de matériaux de carbone nanostructurés étaient très similaires avec ~ 5 μm, ce qui peut être simplement augmenté en augmentant le nombre de processus de sérigraphie.

Vues de dessus et en coupe transversale de divers matériaux de carbone, y compris CNP, MWCNT, GF, MWCNT/GF, CNP/GF, CNP/MWCNT, CNP/MWCNT/GF empilés sur la surface du verre FTO en utilisant le processus de sérigraphie (le les barres d'échelle dans les images de la vue de dessus sont de 0,5 μm et les barres d'échelle dans les images de la vue en coupe sont de 5 μm)

La figure 5 présente la comparaison des courbes de voltamétrie cyclique pour I₃ ⁻ /I ⁻ système en contact avec les électrodes revêtues de Pt et de carbone. Deux paires de pics d'oxydation et de réduction ont été clairement observées pour les cas Pt et MWCNT, comme le montre la figure 5a. Cependant, le GF et le CNP purs n'avaient pas de pics d'oxydation et de réduction clairs, suggérant qu'ils ne pouvaient pas jouer un rôle clé en tant que matériaux catalytiques potentiels pour les CE de DSSC. Pour les cas des CE à base de Pt et de MWCNT, les pics supérieur et inférieur du côté gauche marqués 1 et 2 présentent respectivement les réactions redox exprimées en équations. (1) et (2), qui affecte directement les performances photovoltaïques des DSSC. Les deux autres pics à droite marqués 3 et 4 présentent les réactions redox exprimées en Eqs. (3) et (4), qui influent peu sur les performances photovoltaïques des DSSC [12, 32, 33, 34, 35].

un Voltamétrie cyclique des CE revêtus de Pt, CNP, MWCNT et GF. b Voltamétrie cyclique des CE revêtus de composites de Pt et de carbone mesurée par une vitesse de balayage de 50 mV s ^− 1 en 10 mM LiI, 1 mM I₂ acétonitrile et 0,1 M de LiClO₄ solution électrolytique mixte

Dans les DSSC, les électrons photogénérés sont transférés de I ⁻ ions dans l'électrolyte en colorant photo-oxydé, et les ions \( {\mathrm{I}}_3^{-} \) sont réduits à la surface des CE. Dans les courbes CV, on a observé que la séparation pic à pic variait inversement avec le taux de transfert de charge [34, 35]. La figure 5a montre que les pics redox pour les CE revêtus de Pt sont apparus à − 0,29 V et 0,33 V, respectivement, et le résultat ∆ E_p (Pt) était d'environ 0,62 V. En revanche, les pics d'oxydoréduction pour les CE revêtus de MWCNT sont apparus à − 0,44 V et 0,33 V, respectivement, et le résultat ∆ E_p (MWCNT) était d'environ  0,77 V. Comme le montre la figure 5b, pour les cas d'EC à base de composites de carbone ajoutés par MWCNT, le ΔE_p résultant (CNP/MWCNT), E_p (CNP/GF/MWCNT), et ΔE_p (GF/MWCNT) étaient respectivement d'environ 0,83 V, d'environ 0,98 V et d'environ 1,025 V. Cela suggère que les EC à base de MWCNT purs et de composites de carbone ajoutés au MWCNT avaient une activité catalytique relativement élevée et une vitesse de réaction rapide dans la réduction du triiodure. La présence de MWCNT a été très efficace pour augmenter la surface spécifique des matériaux carbonés nanostructurés dans les CE des DSSC de sorte que le transfert d'électrons entre le CE revêtu de composites de carbone et l'électrolyte liquide soit considérablement amélioré.

La figure 6 présente les performances photovoltaïques résultantes des DSSC en termes de densité de courant de court-circuit (J _sc ), tension en circuit ouvert (V _oc ), le facteur de remplissage (FF) et l'efficacité de conversion de puissance (PCE) en fonction de l'épaisseur des matériaux de carbone nanostructurés dans les CE des DSSC. Pour le cas des CNP, J _sc a augmenté de manière significative avec l'augmentation de l'épaisseur du film mince CNP, mais à la fois FF et V _oc n'ont pas été sensiblement modifiés dans des valeurs relativement faibles, ce qui a finalement abouti à des valeurs de PCE très faibles. Cela doit se produire par la formation d'amas sévères entre les CNP afin que les électrons soient effectivement transportés des CE à l'électrolyte liquide. Pour les cas de GF et CNP/GF, les FF étaient également relativement pauvres. Cela était probablement dû au fait que les structures planes 2D des GF étaient froissées et tordues dans une certaine mesure de sorte qu'elles n'étaient pas en contact intime les unes avec les autres dans l'agencement d'empilement. Par conséquent, les PCE résultants des DSSC fabriqués par les CE à base de GF et de CNP/GF étaient relativement faibles. Cependant, la présence de MWCNT dans les matériaux carbonés nanostructurés (c'est-à-dire MWCNT, MWCNT/GF, CNP/MWCNT, CNP/MWCNT/GF) a été observée pour augmenter de manière stable le J _sc et FF de sorte que les PCE résultants des DSSC soient maintenus à des valeurs relativement élevées. Cela était probablement dû au fait que les réseaux intimes et la surface spécifique élevée formés par la présence de MWCNT ont amélioré le transport des électrons à l'interface du CE et de l'électrolyte liquide.

La comparaison des performances photovoltaïques des DSSC composés de divers matériaux carbonés et CE à base de Pt en termes de a J _sc , b V _oc , c FF, et d PCE

Les mesures de densité-tension de courant (JV) et de spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) ont été effectuées pour les CE empilés avec différents matériaux carbonés d'une épaisseur similaire de ~ 20 μm, comme indiqué sur la figure 7a et le tableau 1. Des EC ont également été effectués à des fins de comparaison. Les DSSC empilés avec les CNP dans les CE avaient un J extrêmement élevé _sc de ~ 17,18 mA cm ^− 2 , mais assez faible V _oc de ~ 0,5 V et FF de ~ 0,25, ce qui a causé le PCE le plus bas de ~ 0,22 %, ce qui suggère que les CNP ne conviennent pas aux DSSC en raison de la faible zone de contact interfacial induite par l'agrégation forte avec le verre FTO dans les CE. Les DSSC empilés avec GF et CNP/GF dans les CE ont également montré des FF et PCE inférieurs en raison de leur surface spécifique relativement faible confirmée par les mesures BET précédentes, comme le montre la figure 3. Cependant, les DSSC empilés avec du MWCNT et du composite de carbone ajouté au MWCNT les matériaux avaient des PCE plus élevés de> 5 %. Les DSSC empilés avec des composites CNP/MWCNT avaient le meilleur PCE d'environ 5,67 %, ce qui était très proche du PCE d'environ 5,7 % généré par les DSSC à base de Pt. Cela suggère que la surface spécifique plus élevée créée en utilisant des matériaux composites de carbone nanostructurés à base de MWCNT a favorisé le processus de réduction plus efficacement à l'interface du CE et de l'électrolyte liquide. La figure 7b montre les tracés de Nyquist pour les DSSC composés de divers CE à base de matériaux carbonés. La résistance au transport (R _ce ) est lié au premier demi-cercle et à la capacité interfaciale (CPE_pt ), qui est le transfert de charge aux CE. La résistance de recombinaison (R _rec ) et la capacité interfaciale (CPE_{TiO2/colorant/électrolyte} ) sont liés au deuxième demi-cercle, qui représente le transfert de charge aux interfaces de TiO₂ /colorant/électrolyte [36,37,38]. Le tableau 1 montre que les DSSC composés de tous les matériaux carbonés, à l'exception des cas composites CNP et CNP/CF utilisés dans la présente étude, présentaient un R inférieur. _ce que celui des DSSC à base de Pt, indiquant que les MWCNT et leurs composites avaient une réactivité électrocatalytique et une conductivité électrique élevées, et donc il y avait moins de pertes d'électrons à l'interface du CE et de l'électrolyte liquide. Et R _rec a diminué avec l'augmentation de la surface spécifique des matériaux carbonés, ce qui a finalement entraîné une réduction de la recombinaison des électrons à l'interface du colorant et de l'électrolyte. Cependant, la valeur de R _rec pour les DSSC à base de Pt était beaucoup plus faible que celle des DSSC à base de carbone, suggérant que le Pt était plus bénéfique pour le transfert de charge aux interfaces de TiO₂ /colorant/électrolyte, et les matériaux carbonés n'ont pas pu réduire rapidement le \( {\mathrm{I}}_3^{-} \) par rapport au Pt [39]. La figure 7c montre les tracés de Bode pour les DSSC composés de divers matériaux carbonés. La durée de vie des électrons (τ _e ) peut être calculé par τ_e = (2πf _max ) ^− 1 (où, f _max est la fréquence de crête maximale) [40]. Lorsque les MWCNT étaient présents dans les matériaux composites en carbone, la durée de vie des électrons des DSSC à base de carbone était plus longue que celle des DSSC à base de Pt. Cela suggère que les électrons ont été diffusés davantage en raison du transfert de charge rapide des CE à l'électrolyte liquide à travers les MWCNT et les composites de carbone ajoutés aux MWCNT, qui avaient une surface spécifique intrinsèquement plus élevée.

Comparaison de a courbes densité-tension de courant, b Parcelles de Nyquist, et c Diagrammes de Bode pour les DSSC composés de divers matériaux carbonés et CE à base de Pt

Conclusions

Dans ce travail, nous avons systématiquement examiné l'effet de divers matériaux carbonés nanostructurés en remplacement du Pt dans les CE sur les performances photovoltaïques des DSSC. Plus précisément, les CNP, les MWCNT, les GF et leurs composites ont été empilés à la surface des CE, et les performances photovoltaïques résultantes des DSSC ont été mesurées en termes de J _sc , V _oc , FF et PCE. En conséquence, les CNP n'étaient pas adaptés pour remplacer le Pt dans les CE des DSSC en raison de la formation de structures fortement agrégées, ce qui a entraîné le détachement du film mince à base de CNP formé de la surface du verre FTO. Contrairement aux CNP, la présence de MWCNT dans les divers composites de carbone s'est avérée favoriser efficacement le transfert de charge des CE à l'électrolyte liquide en raison de la formation de structures MWCNT hautement réseautées avec une surface spécifique intrinsèquement élevée à la surface du verre FTO. Par conséquent, les matériaux de carbone nanostructurés spécialement composés de MWCNT et de composites de carbone ajoutés aux MWCNT (par exemple, CNP/MWCNT, MWCNT/GF, CNP/MWCNT/GF) sont l'un des candidats prometteurs pour remplacer le Pt coûteux dans les CE des DSSC.

Abréviations

BET :

Brunauer-Emmett-Teller

CE :

Contre-électrodes

CNP :

Nanoparticules de carbone

DSSC :

Cellules solaires à colorant

EIS :

Spectroscopie d'impédance électrochimique

FF :

Facteur de remplissage

FTO :

Oxyde d'étain dopé au fluor

GF :

Flocons de graphène

MWCNT :

Nanotubes de carbone multiparois

PCE :

Efficacité de conversion de puissance

SEM :

Microscopie électronique à balayage