Contre-électrodes MoIn₂S₄@CNT à haute performance pour cellules solaires à colorant sensibilisé

Résumé

Une contre-électrode (CE) composite ternaire MoIn₂S₄@CNTs avec une structure en boule hérisson a été synthétisée en utilisant une méthode hydrothermale facile en une étape. Le film composite MoIn₂S₄@CNTs possède une grande surface spécifique à travers le test d'isothermes d'adsorption-désorption de N₂, ce qui est avantageux pour adsorber plus d'électrolyte et fournir une plus grande surface de contact active pour l'électrode. De plus, la CE composite MoIn₂S₄@CNTs présente une faible résistance de transfert de charge et une excellente capacité électrocatalytique issue d'une série de tests électrochimiques incluant la voltammétrie cyclique, l'impédance électrochimique et les courbes de Tafel. Sous conditions optimales, la DSC basée sur la CE composite MoIn₂S₄@CNTs-2 atteint une efficacité de conversion de puissance impressionnante de 8,38 %, ce qui dépasse remarquablement celle des DSCs avec la CE MoIn₂S₄ (7,44 %) et l'électrode Pt (8,01 %). Le travail actuel fournit un processus de préparation simplifié pour les DSCs.

Contexte

Ces dernières décennies, il est urgent d'exploiter et d'utiliser les énergies renouvelables en substitution aux combustibles fossiles conventionnels avec la pénurie d'énergie sévère et la dégradation environnementale croissante. La cellule solaire à colorant sensibilisé (DSC) a attiré une recherche généralisée en raison de sa convivialité environnementale, de son processus de préparation facile, de sa performance photovoltaïque brillante, etc. La contre-électrode (CE), comme l'un des composants significatifs d'une DSC, joue le rôle de collecter les électrons du circuit externe et de catalyser la réaction de réduction de I₃⁻ en I⁻ dans l'électrolyte liquide. Généralement, les matériaux de CE idéaux contiennent les mérites de haute conductivité électrique et d'activité catalytique remarquable. Cependant, le platine (Pt) comme matériau de CE prévalent et efficace est confiné à l'application commercialisée à grande échelle en raison des faiblesses majeures de rareté, coût élevé et stabilité à long terme médiocre. Par conséquent, de nombreux efforts ont été faits pour développer des matériaux facilement accessibles, rentables et à activité catalytique類似 au Pt appliqués dans les DSC depuis des années.

Jusqu'à présent, divers types de matériaux alternatifs exceptionnels ont été proposés, tels que les matériaux carbonés, les chalcogénures de métaux de transition, les polymères conducteurs, les alliages métalliques et leurs composés. Parmi eux, les chalcogénures de métaux de transition binaires ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur structure unique et de leurs propriétés chimiques. Par exemple, le MoS₂ synthétisé sur substrat FTO exhibe une structure en sandwich stratifiée, une plus grande surface de surface et plus de sites actifs de bord conduisant à une performance photoélectrique extrêmement élevée en tant que CE pour DSC. Pendant ce temps, un travail de recherche approfondi s'est concentré sur l'activité catalytique pour la réduction de I₃⁻ pour WS₂, FeS₂, CoS et NiS₂, qui étaient comparables ou même meilleures que celle de l'électrode Pt. Néanmoins, la caractéristique inhérente de ces matériaux, telle que la faible conductivité électrique et seulement deux compositions chimiques fixes, a entravé l'amélioration supplémentaire de leur activité catalytique. Par conséquent, de nombreuses méthodes visant à surmonter les défauts susmentionnés ont été adoptées pour synthétiser des chalcogénures de métaux de transition multinaires en ajustant les éléments composants, la conception de structure et l'adaptation de morphologie. Heureusement, des chalcogénures de métaux de transition multinaires considérables ont réalisé des améliorations significatives dans la capacité catalytique pour les DSC, tels que NiCo₂S₄, MIn₂S₄ (M = Fe, Co, Ni), CuInS₂, CoCuWSₓ et Ag₈GeS₆, dont la capacité catalytique est évidemment bien meilleure que celle de leurs homologues binaires.

De plus, il est largement reconnu que les nanotubes de carbone (CNTs) exhibent des caractéristiques considérablement nouvelles de grande surface spécifique, conductivité électrique superbe, résistance mécanique élevée et stabilité photochimique, qui sont largement utilisés dans la synthèse et la modification d'autres matériaux. Malheureusement, les CNTs montrent une faible activité électrocatalytique pour la réduction de I₃⁻, ce qui limite grandement leur application indépendante dans un dispositif DSC. Heureusement, un grand nombre d'études ont montré que les CE composites modifiés avec des CNTs ont tous obtenu une performance photoélectrique grandement améliorée pour les DSC. Liu et al. ont rapporté une CE de structure hiérarchique en fleur de Cu₂MnSnS₄/CNT (CMTS/CNT) via une méthode solvothermale dans les DSC, obtenant une efficacité de conversion photoélectrique de 8,97 %, bien plus élevée que celle des DSC avec les CE CMTS (6,21 %) et Pt (8,37 %).

Basé sur les considérations ci-dessus, dans cette étude, une CE composite MoIn₂S₄@CNT de DSC avec structure en boule hérisson a été synthétisée en utilisant une méthode hydrothermale facile en une étape et attendue pour améliorer une performance de dispositif plus élevée. Les résultats du microscope électronique à balayage montrent que différents contenus de CNTs entraînent des changements visibles sur la morphologie. Selon une série de caractérisations électrochimiques incluant la voltammétrie cyclique (CV), la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et les tests de courbes de Tafel, la CE MoIn₂S₄@CNTs indique une activité catalytique remarquable et une fine résistance de transfert de charge. La DSC assemblée avec la CE MoIn₂S₄@CNTs avec un contenu approprié atteint une efficacité de conversion de puissance supérieure de 8,38 %, qui est meilleure que celle de la DSC basée sur la CE Pt (8,01 %).

Méthodes

Matériaux

Le molybdate de sodium dihydraté (Na₂MoO₄·2H₂O), le chlorure d'indium tétrahydraté (InCl₃·4H₂O) et la thioacétamide (TAA) ont été achetés chez Shanghai Chemical Agent Ltd., Chine, qui ont été utilisés directement sans purification supplémentaire. Les nanotubes de carbone (CNTs) ont été obtenus chez Aladdin Chemical Agent Ltd., Chine. Le colorant commercial Z907 a été obtenu de Solaronix Ltd. (Suisse). Le verre à oxyde d'étain dopé au fluor (FTO), acheté chez NSG, Japon (15 Ω sq⁻¹), a été nettoyé avec détergent, acétone et alcool éthylique en séquence après découpage en carrés de 1,5 cm × 2,0 cm.

Préparation des photoanodes poreuses en TiO₂

Le colloïde de TiO₂ a été préparé comme dans notre travail précédent. Les photoanodes TiO₂ sensibilisés au colorant ont été fabriqués comme suit : Premièrement, un ruban 3-M (50 μm d'épaisseur) avec une surface exposée de 0,283 cm² a été attaché sur le FTO. Ensuite, le colloïde de TiO₂ préparé a été revêtu en utilisant une méthode de revêtement par lame. Deuxièmement, l'électrode TiO₂ séchée a été frittée à 450 °C pendant 30 min dans un four à muffle. Ensuite, l'électrode TiO₂ a été immergée dans une solution aqueuse de tétrachlorure de titane (TiCl₄) 40 mM à 70 °C pendant 30 min, puis recuite à l'air à 450 °C pendant 30 min. Après refroidissement à température ambiante, l'électrode TiO₂ a été immergée dans une solution d'éthanol absolu de colorant Z907 (0,3 mM) pendant 24 h pour adsorber suffisamment de colorants et obtenir le photoanode TiO₂ sensibilisé au colorant résultant.

Fabrication de la CE ternaire MoIn₂S₄@CNTs

Les films minces MoIn₂S₄ ont été cultivés directement sur des substrats FTO par une approche simple se référant à notre rapport précédent. Dans une préparation typique, 0,0696 g Na₂MoO₄·2H₂O, 0,169 g InCl₃·4H₂O et 0,1394 g TAA ont été diffusés dans 30 ml d'eau déionisée sous ultrasons pendant 2 h jusqu'à ce que tous les réactifs soient dissous. Les substrats FTO pré-nettoyés ont été mis dans un autoclave en acier inoxydable revêtu de Téflon de 100 ml avec le côté conducteur vers le haut avant de transférer le mélange précurseur ci-dessus dans celui-ci. Après scellement, l'autoclave a été placé dans un four et chauffé sous 200 °C pendant un temps de réaction de 15 h. Les substrats de verre FTO couverts de matériaux MoIn₂S₄ ont été sortis de l'autoclave, lavés avec de l'éthanol, de l'eau déionisée, puis séchés à l'air sous 60 °C pendant 12 h.

Afin d'étudier l'impact des contenus de CNTs sur la CE composite fabriquée et la performance de la DSC, différents contenus de CNTs ajoutés au précurseur ont été conduits, incluant trois échantillons dans lesquels la quantité de CNTs étaient 10, 20 et 30 mg, respectivement, en gardant les autres réactifs et processus de fabrication inchangés. Les échantillons ci-dessus étaient marqués MoIn₂S₄ (0 mg), MoIn₂S₄@CNTs-1 (10 mg), MoIn₂S₄@CNTs-2 (20 mg) et MoIn₂S₄@CNTs-3 (30 mg).

Pour comparaison, une CE Pt pyrolycée a été employée comme CE de référence. La solution de H₂PtCl₆ en isopropanol (0,50 % en poids) a été déposée sur la surface du verre FTO, puis frittée à 450 °C dans un four à muffle pendant 30 min pour fabriquer la CE Pt.

Fabrication des DSCs

Les DSCs avec structure sandwich ont été construits en clipsant les CE d'échantillons (incluant MoIn₂S₄, divers MoIn₂S₄@CNTs et CE Pt) ensemble avec le photoanode TiO₂ sensibilisé au colorant préparé. Le Surlyn a été utilisé comme espaceur entre les électrodes et suivi par le remplissage de l'intervalle avec un électrolyte redox liquide qui consistait en 0,60 M iodure de tétrabutylammonium, 0,10 M iodure de lithium, 0,05 M iode et 0,50 M solution d'acétonitrile de 4-tert-butyl-pyridine.

Caractérisations

La composition chimique des échantillons a été caractérisée en utilisant la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) (Kratos Axis Ultra). Les caractéristiques morphologiques des échantillons ont été observées par microscopie électronique à balayage à émission de champ (FESEM, JSM-7001F). La méthode de surface spécifique BET a été employée en utilisant un analyseur JW-K par absorption d'azote pour tester la surface et la distribution de taille de pores. Les autres propriétés électrochimiques pertinentes ont été recherchées par un poste de travail électrochimique CHI660E. La spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) a été effectuée dans une gamme de fréquence de 0,1 à 10⁵ Hz avec une amplitude perturbée de 5 mV. Les performances photovoltaïques des DSCs ont été réalisées en mesurant les courbes caractéristiques densité de courant-tension (J-V) sous irradiation de 100 mW cm⁻² du simulateur solaire (CEL-S500, Beijing China Education Au-light Co., Ltd).

Résultats et Discussions

Composition et Morphologie

L'XPS est employé pour examiner les compositions de surface et les états chimiques de chaque élément dans les films MoIn₂S₄ et MoIn₂S₄@CNTs. Le spectre de données de sondage dans les échantillons MoIn₂S₄ et MoIn₂S₄@CNTs-2 est démontré pour vérifier la présence des éléments Mo, In, S et C (comme référence). En plus, tous les spectres des quatre échantillons, étalonnés par le pic C 1s à l'énergie de liaison de 284,6 eV, sont analysés via la méthode d'ajustement gaussien. Le pic C 1s apparu dans l'échantillon MoIn₂S₄ est bien connu pour avoir son origine dans le carbone adventice causé par l'exposition à l'air. Dans la région Mo 3d, deux pics majeurs à 228,8 et 232,1 eV sont attribués à Mo 3d5/2 et Mo 3d3/2 du MoS₂, respectivement. Ce résultat confirme que l'élément Mo est dans son état d'oxydation IV, qui est réduit à Mo⁴⁺ (MoIn₂S₄) depuis Mo⁶⁺ (Na₂MoO₄). Les pics doublets aux énergies de liaison de 445,2 et 452,2 eV correspondent à In 3d5/2 et In 3d3/2. Quant aux spectres XPS de S 2p, les pics situés à 161,8 et 163,1 eV appartiennent à S 2p3/2 et 2p1/2, respectivement, ce qui est attribué à S₂²⁻. Les résultats ci-dessus sont bien en accord avec nos études précédentes. De plus, aucun autre élément ou pic supplémentaire n'est trouvé dans le sondage, ce qui reconfirme que les échantillons synthétisés ont des compositions chimiques et structures similaires.

Les morphologies de surface des nanofilms MoIn₂S₄ et MoIn₂S₄@CNTs préparés sont observées par images MEB. L'échantillon MoIn₂S₄ affiche une structure de nanofeuilles en pétales avec une surface uniforme, lisse et dense. Contrairement aux nanofilms MoIn₂S₄, la structure en boule hérisson est trouvée dans les échantillons MoIn₂S₄@CNT, et le diamètre moyen des nanosphères MoIn₂S₄@CNTs est d'environ 890 nm. Il est facile d'observer que tant de nanofeuilles en réseau sont entièrement cultivées sur le substrat FTO. Comparé aux échantillons MoIn₂S₄@CNTs avec un faible (MoIn₂S₄@CNTs-1) et un haut (MoIn₂S₄@CNTs-3) contenu en CNTs, l'échantillon avec un contenu modéré (MoIn₂S₄@CNTs-2) exhibe plus de boules hérissons et de réseaux de nanofeuilles sur le réseau de MoIn₂S₄. Une bonne performance de contact entre la structure de réseau de nanofeuilles avec un grand nombre de boules hérissons sur le substrat FTO facilite la réduction de I₃⁻ attribuée à sa bonne conductivité et ses vastes sites actifs catalytiques, ce qui permet de prédire que la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 atteindra une meilleure performance que celle des CE MoIn₂S₄, MoIn₂S₄@CNTs-1 et MoIn₂S₄@CNTs-3. De plus, les morphologies dissemblables entre MoIn₂S₄ et MoIn₂S₄@CNTs indiquent que les CNTs jouent un rôle crucial dans le contrôle de la morphologie des échantillons.

La figure montre les diagrammes de diffraction XRD de divers échantillons. Parmi eux, les pics de diffraction à 25,74 et 42,85° attribuent aux signaux des CNTs. Les pics de diffraction à 2θ = 27,5, 33,4, 43,7, 47,9, 56,2 et 59,6° appartiennent aux plans cristallographiques (311), (400), (511), (440), (533) et (444) de In₂S₃ (fiche JCPDS n° 32-0456). Les pics à 14,4 et 66,5° sont considérés comme les plans de cristal (002) et (114) de structure cubique (fiche JCPDS n° 37-1492) pour le MoS₂. Des échantillons MoIn₂S₄@CNTs-2 et MoIn₂S₄, les pics discutés ci-dessus apparaissent bien dans les deux échantillons. Comparé à l'échantillon MoIn₂S₄, le pic pour les CNTs à 25,74° peut être vu clairement dans les diagrammes XRD MoIn₂S₄@CNTs-2. Ainsi, on peut déduire que les matériaux MoIn₂S₄@CNTs-2 sont synthétisés avec succès et qu'il n'y a pas d'introduction d'impuretés.

Les isothermes d'adsorption-désorption de N₂ sont mesurées et montrées pour explorer les surfaces spécifiques et les caractéristiques de pores. Généralement, la plus grande surface spécifique facilite une transmission de charge plus commode sur l'interface CE/électrolyte. Il démontre que les échantillons possèdent une boucle d'hystérésis évidente de comportement d'adsorption-désorption de type IV, et leurs données correspondantes calculées à partir des méthodes Brunauer-Emmett-Teller (BET) et Barrett-Joyner-Halenda (BJH) sont tabulées. Par comparaison, il est facile de trouver que la surface spécifique et le diamètre de pore moyen des échantillons MoIn₂S₄@CNT sont bien meilleurs que celui du MoIn₂S₄. Parmi les trois échantillons MoIn₂S₄@CNT, MoIn₂S₄@CNTs-2 montre la plus grande surface spécifique de 66,80 m² g⁻¹ et le plus petit diamètre de pore moyen de 17,8 nm, ce qui peut être attribué à l'excellente structure en boule hérisson après dopage de CNTs modérés. Il est raisonnable de croire que la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 obtiendra une activité catalytique fine et par conséquent atteindra une performance de dispositif hautement efficace.

Propriétés électrochimiques

Les mesures CV sont effectuées pour étudier le comportement électrocatalytique des échantillons obtenus dans la gamme de potentiel de -0,6 à 1,0 V à un taux de balayage de 60 mV s⁻¹ pour les CE MoIn₂S₄ et MoIn₂S₄@CNTs, et les valeurs calculées sont résumées. Les pics de gauche des deux paires de pics d'oxydation et de réduction dans chaque courbe CV sont attribués à l'équation (I₃⁻ + 2e⁻ ↔ 3I⁻), qui détermine la performance d'activité électrocatalytique des matériaux de CE, surtout dans les DSC. Les valeurs de la densité de courant de pic de réduction négative (Jpc), un paramètre clé dans le test CV, suivent l'ordre : Pt (3,80 mA cm⁻²) < MoIn₂S₄ (4,31 mA cm⁻²) < MoIn₂S₄@CNTs-1 (4,68 mA cm⁻²) < MoIn₂S₄@CNTs-3 (5,09 mA cm⁻²) < MoIn₂S₄@CNTs-2 (7,47 mA cm⁻²). Évidemment, la CE MoIn₂S₄ a elle-même une bonne activité catalytique, et la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 exhibe un Jpc bien plus élevé que celui des CE Pt, MoIn₂S₄ et des deux autres types de CE MoIn₂S₄@CNTs, attribué à sa morphologie de surface distinctive, l'effet synergique des CNTs dopés et la plus grande surface de surface. Les résultats indiquent que la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 a une excellente activité électrocatalytique pour le couple redox I⁻/I₃⁻ dans les CE de DSC. La figure montre les courbes CV de la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 au taux de balayage de 60 mV s⁻¹ et elles sont presque inchangées avec 50 cycles, ce qui indique que la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 possède une excellente stabilité électrochimique.

Les figures montrent les CV des CE MoIn₂S₄@CNTs à différents taux de balayage. Avec l'augmentation des taux de balayage de 20 à 120 mV s⁻¹, les pics d'oxydation et de réduction se déplacent vers les directions positive et négative en raison des diffusions rapides du couple redox I⁻/I₃⁻ sur les surfaces des CE et de la grande polarisation électrochimique. De plus, la figure montre la relation entre les densités de courant de pics anodiques et cathodiques des paires de pics de gauche contre la racine carrée des taux de balayage. Les relations linéaires bien ajustées indiquent que la réaction redox de I⁻/I₃⁻ est dominée par le transport d'ions contrôlé par diffusion.

La figure montre les diagrammes de Nyquist des différents échantillons pour mieux comprendre la cinétique du processus de transfert de charge interfacial. Les données EIS issues des courbes ajustées avec un modèle de circuit équivalent sont listées. Typiquement, les diagrammes de Nyquist contiennent deux demi-cercles, le premier demi-cercle à gauche représente la résistance de transfert de charge Rct à l'interface CE et électrolyte, et le second demi-cercle correspond à l'impédance de diffusion de Nernst dans l'électrolyte, tandis que l'interception de la courbe dans la région de haute fréquence sur l'axe réel est connue comme la résistance série Rs. En général, Rs et Rct sont deux paramètres vitaux pour évaluer l'activité catalytique de la CE dans les DSC. Un petit Rs indique un bon contact entre le catalyseur et le substrat, et donc la résistance de l'ensemble du dispositif est aussi petite. Pendant ce temps, un petit Rct représente un taux de transfert de charge élevé. Comme présenté, les valeurs de Rs des CE MoIn₂S₄, MoIn₂S₄@CNTs-1, MoIn₂S₄@CNTs-2 et MoIn₂S₄@CNTs-3 sont 24,77, 23,16, 18,96 et 19,58 Ω cm², respectivement. Évidemment, tous les CE composites MoIn₂S₄@CNTs ont le Rs plus petit que celui de la CE MoIn₂S₄, indiquant que la conductivité des CE MoIn₂S₄@CNTs est améliorée après dopage de CNTs. De plus, parmi les quatre CE, les tendances de Rct sont MoIn₂S₄ > MoIn₂S₄@CNTs-1 > MoIn₂S₄@CNTs-3 > MoIn₂S₄@CNTs-2, ce qui suggère un ordre inverse de l'impédance électrochimique et de la capacité catalytique des CE. La CE MoIn₂S₄@CNTs-2 possède la plus faible valeur de Rct, ce qui peut être attribué à la synergie des CNTs avec une conductivité fine et du MoIn₂S₄ avec une excellente capacité catalytique, résultant en une réduction plus efficace du triiodure sur l'interface CE/électrolyte. Apparemment, la conductivité et la capacité catalytique des CE composites MoIn₂S₄@CNTs ont été grandement améliorées par rapport à celle de la CE MoIn₂S₄, et le résultat est complètement cohérent avec les tests BET et CV.

Les courbes de polarisation de Tafel des diverses CE sont mesurées, et les valeurs des paramètres correspondants sont résumées. Normalement, une courbe de Tafel standard inclut deux paramètres significatifs nommés densité de courant d'échange (J₀) et densité de courant de diffusion limite (Jlim). J₀ est lié à la réaction de réduction catalytique. Plus le J₀ est grand, meilleur est l'effet catalytique. Jlim est aussi positivement lié à l'efficacité de diffusion de l'électrolyte. Un Jlim plus grand indique une diffusion plus rapide des ions I₃⁻. Comme présenté, les Jlim et J₀ sont tous dans l'ordre : Pt < MoIn₂S₄ < MoIn₂S₄@CNTs-1 < MoIn₂S₄@CNTs-3 < MoIn₂S₄@CNTs-2, suggérant que l'activité catalytique de la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 a été grandement améliorée après dopage de CNTs. Parmi les CE ci-dessus, la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 obtient la meilleure activité catalytique par rapport aux autres. Le plus grand Jlim et J₀ de la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 peuvent être attribués à sa grande surface spécifique issue de la structure en boule hérisson et à la conductivité améliorée par le dopage de CNTs.

Performance photovoltaïque des DSCs

Pour contraste, les DSCs avec les CE MoIn₂S₄, MoIn₂S₄@CNTs et Pt sont préparés avec les photoanodes et électrolytes uniformes. Les courbes caractéristiques J-V sont mesurées sous 1 soleil (AM 1.5 G, 100 mW cm⁻²) et les valeurs des paramètres photovoltaïques correspondants sont listées. Quatre paramètres clés incluant la densité de courant de court-circuit (Jsc), la tension à circuit ouvert (Voc), le facteur de remplissage (FF) et l'efficacité de conversion de puissance (η) sont habituellement adoptés pour évaluer la performance photovoltaïque des DSCs. Le FF et η des DSCs sont calculés selon les équations.

Comme on peut le voir, les DSCs avec les CE MoIn₂S₄ et CNTs ont une efficacité de conversion de puissance de 7,44 % et 3,62 %. Comparé aux DSCs avec les CE MoIn₂S₄ et CNTs, les DSCs assemblés avec les trois CE MoIn₂S₄@CNTs exhibent une amélioration des valeurs Jsc et η. De plus, les valeurs Jsc et η des DSCs basées sur les CE MoIn₂S₄@CNTs augmentent avec l'augmentation du contenu de CNTs de 10 à 20 mg. Alors qu'une augmentation supplémentaire du contenu de CNTs à 30 mg entraîne une légère descente pour le Jsc et η. Comparé avec la DSC à base de Pt, toutes les trois DSCs basées sur MoIn₂S₄@CNTs exhibent une η améliorée de 8,16 %, 8,31 % et 8,38 %, qui sont plus élevées que celle de la DSC à base de Pt (η de 8,01 %) sous les mêmes conditions. Spécialement, la DSC assemblée avec la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 montre la meilleure performance photovoltaïque et atteint une η de 8,38 %, et son Jsc correspondant de 17,17 mA cm⁻², Voc de 0,745 V et FF de 0,655. La propriété photoélectrique améliorée de la DSC avec la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 était due à l'effet synergique des CNTs et du MoIn₂S₄.

Conclusions

Les contre-électrodes ternaires MoIn₂S₄ et MoIn₂S₄@CNTs sont fabriquées sur substrat FTO en utilisant une méthode hydrothermale facile en une étape et servies dans les DSCs. Sous conditions optimales, les DSCs basées sur les CE MoIn₂S₄@CNTs atteignent toutes une bonne efficacité de conversion de puissance. Spécialement, la DSC avec la CE composite MoIn₂S₄@CNTs-2 exhibe une bonne efficacité de conversion de puissance de 8,38 %, qui est bien plus élevée que celle des DSCs avec la CE MoIn₂S₄ (7,44 %) et l'électrode Pt (8,01 %). La propriété photoélectrique améliorée de la DSC avec la CE MoIn₂S₄@CNTs-2 était due à l'effet synergique des CNTs et du MoIn₂S₄. Pendant ce temps, l'effet synergique de la CE MoIn₂S₄@CNTs dans la performance électrochimique a été confirmé par une série de tests électrochimiques incluant la voltammétrie cyclique, l'impédance électrochimique et les courbes de Tafel. Le film composite MoIn₂S₄@CNTs possède une grande surface spécifique à travers le test d'isothermes d'adsorption-désorption de N₂, ce qui est avantageux pour adsorber plus d'électrolyte et fournir une plus grande surface de contact active pour l'électrode. Les faits de la CE MoIn₂S₄@CNTs servant dans les DSC élargissent les applications potentielles des semi-conducteurs complexes de métaux de transition dans le domaine de la chimie optoélectronique.