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染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells, DSSC)与传统的硅基太阳能电池相比有明显的优势,具有原材料丰富,制备工艺简单,且性能优异等优点。自1991年O’Regan和Gratzel首次提出,就一直备受关注。而对电极作为DSSC的最重要组成部分之一,对电池效率起着至关重要的作用,其作用主要表现为两点：一是促进I3-向I-的转变,二是收集外电路中的电子流,从而促进敏化剂的再生。因此,各界对于对电极材料的研究也越来越广泛。铂由于其优良的催化性能被广泛应用于对电极材料当中,但其高昂的成本限制了DSSC的产业化发展。因此,寻找价格低廉而性能优异的铂替代材料成为重中之重。过渡金属化合物硫化镍因其独特的3d价电子层分布而具有较为优良的电学、光学和磁学性能。此外,硫化镍资源储量丰富,易于制备,且成本低廉。因此,本文尝试将纳米结构的NiS用于DSSC对电极材料当中,主要研究内容如下：(1)采用溶剂热法合成了两种不同形貌的硫化镍——高温相硫化镍(α-NiS)和低温相硫化镍(β-NiS)。其中,α-NiS为纳米颗粒状,β-NiS为纳米棒组装的花状结构。两种材料制备工艺相同,区别是通过变换溶剂得到了两种形貌各异的NiS,并分别将两种材料制备成对电极应用于DSSC中。通过J-V和EIS测试得到两对电极的光电转换效率分别为5.2%(α-NiS)和4.2%(β-NiS), α-NiS的催化性能β-NiS提高了约20%。实验证明,α-NiS是较为理想的Pt替代材料,制备更高催化性能的.NiS以应用到DSSC中是较有潜力的研究方向。(2)高温相NiS催化性能表现优异,为了进一步研究电极材料的表面形貌对电池效率的影响,本课题组通过优化制备工艺,合成了空心状NiS。仍然采用溶剂热法,在无模板条件下,将1mmol的乙酸镍和1mmol的硫代乙酰胺依次溶入到30mL无水乙醇中,一步合成了空心球状NiS。在SEM观察下,我们发现空心结构碎片,在进行TEM表征时,我们观察到样品呈现中间薄、周围厚的形貌,我们以此推测本实验中所合成的样品是空心状的。随后,通过刮膜、退火等一系列步骤制作成电极,经J-V测试表征得知空心球NiS相比于前面微粒状NiS转换效率有所提高,高达6.9%,较颗粒状α-NiS效率提高了32%,而Pt电极效率仅仅为6.75%。由此得出结论,对电极材料的比表面积是影响电池转换效率的一个重要因素,通过增大对电极材料的比表面积可以提高DSSC的光电转换效率。(3)通过对电极材料提高DSSC的光电转换效率主要从以下方面考虑：一是提高对电极材料的催化性能,二是增加对电极材料的电导率。CdS纳米粒子催化性能良好,在光辐射下电导率明显增加,因此,我们尝试在NiS的基础上引入CdS来提高对电极的性能。通过溶剂热法分别制备了硫化镍和硫化镉纳米材料,并将其混合材料用于染料敏化太阳能电池对电极。经过测试比较,混合材料的转换效率普遍高于单纯的α-NiS (5.2%),且当摩尔比例为9：1时,电极材料转换效率最高,达到6.6%。通过实验表明,引入新物质也是提高对电极材料催化性能的一种重要途径。以上实验结果表明,通过改变材料的形貌来增大其比表面积的方法,可以提高电池的转换效率。另外,对于单一材料,通过引入新的物质能提高材料的催化性能,进一步提高电池的转换效率。而更小尺寸的硫化镍和硫化镉材料在染料敏化太阳能电池对电极的应用有待进一步探索。