《表2 基于不同膜厚Ni3S4@C/CNFs对电极的DSSCs的光伏参数》

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《Ni_3S_4@C/CNFs对电极膜厚对染料敏化太阳能电池光伏性能的影响》

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图5为具有不同膜厚Ni3S4@C/CNFs对电极的DSSCs的J-V曲线，其相应的光伏参数如表2所示。随着对电极膜厚的增加，电池的开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）、填充因子（FF）和PCE都呈现先升高后降低的规律。由表2可知，Ni3S4@C/CNFs-6对电极表现最好，PCE达到了8.45%，其中Voc为0.786 V，Jsc为15.43 m A·cm-2，FF为0.70。当太阳光照射到光阳极上时，染料中的电子被激发，经TiO2导带和FTO基底传输到外电路，I3-吸附到对电极材料的表面，对电极将外电路的电子收集并传输给I3-，将I3-还原为I-，I-离开对电极运动到光阳极将电子传输给染料，自身被氧化为I3-，完成一个循环。所以对电极需要有较小的电阻和足够多的催化活性位点，较小的电阻减小对电子传输过程中的阻碍，更多的催化活性位点可以还原更多的I3-，最终使得更多的电子被快速地传输到光阳极。当对电极厚度太小时，没有足够的催化活性位点去还原I3-，电路中流动的电子也就相对较少。随着膜厚的增加，电解液和对电极接触的面积增大，就会有充足的催化活性位点去还原I3-。这样一来更多的电子被传输到电路中，Jsc显然会增大。与此同时染料分子会更快地被还原，也就会有更多的电子注入到TiO2的导带中，所以Voc也会随之增大。而且随着对电极催化活性的增加，电池的总电阻会变小，较小的电阻通常会对应着较大的FF。但当膜厚继续增大时，对电极薄膜内部之间的连接性会变差，电子的传输距离会增加，导致电阻增加，电子在传递过程会受到很大的阻碍作用，电子的复合几率也会随之变大，导致对电极的整体性能变差，最终使电子不能大量而快速地传送到光阳极，从而影响电池的光伏性能。根据实验结果，我们可以得出当Ni3S4@C/CNFs对电极的膜厚为9μm时，DSSCs的光伏性能表现最好。