铜纳米线（CuNW）由于其低成本和易于在大面积上制造而用于制备柔性透明导电基板。 制备CuNW /聚合物复合衬底并硫化以产生新型柔性纳米Cu 2 S /聚合物复合衬底。 通过在制备CuNW和纳米Cu 2 S膜期间调节CuNW分散体的浓度，可以控制基板的物理和光伏特性。 纳米Cu2S基复合衬底用作量子点敏化太阳能电池（QDSSC）的有效柔性对电极，并且导致最大电池效率为1.01％。
染料敏化太阳能电池（DSSCs）的光电转换效率超过12％，使其成为下一代太阳能电池的潜在候选者1,2。量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）在敏化剂中使用半导体量子点（QD），而不是有机染料。因此，QDSSCs具有量子尺寸效应，多激子效应，大吸收系数以及电子给体和受体材料之间容易匹配能量的独特优势3,4。 QDSSC的结构是夹心状的，主要由光电阳极，电解质和对电极组成。光电阳极主要由导电透明基板构成，例如氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃，其上覆有半导体氧化物膜如TiO2，ZnO，其吸附敏化剂，即QD。多硫化物电解质用作氧化还原电子。对电极，通常是铜硫属元素化物（Cu2S或CuS），用作还原催化剂5,6。 CdS / CdSe-合成的TiO2作为经典的共敏化系统被广泛研究。吸附在TiO2薄膜上的CdS量子点对CdSe量子点的沉积有很好的影响，最终形成了经典的TiO2 / CdS / CdSe级联结构6,7。
铜是工业和商业应用中最常用的金属材料。最近的研究主要集中在铜纳米线（CuNWs）8,9的应用上。一种基于纳米线的透明导电膜，具有光伏性能优异，制备成本低的优点，可用于制备柔性器件。 CuNW用于制备柔性透明导电基板，因为它们成本低且易于在大面积上制造10,11,12。
虽然DSSC通常使用Pt或Au涂覆的导电玻璃作为对电极，但QDSSC通常使用基于铜 - 硫属元素化物的对电极。这是因为含硫电解质在Pt或Au表面上优先和强烈地吸收，导致表面钝化并降低电极13的导电性。块状和纳米结构的铜硫属元素化物用作QDSSC中的反电极。大块铜硫族化合物主要使用黄铜制成，它们具有最佳的电池效率。然而，细胞遭受机械和化学不稳定13,14,15。基于纳米结构铜 - 硫属元素化物的反电极通常通过合成Cu2-xS然后将其涂覆在导电玻璃上，或通过在刚性基板16上组装纳米Cu2S阵列来制造。
在该研究中，制备柔性CuNW基复合衬底，然后硫化以产生柔性纳米Cu 2 S-聚合物复合衬底。据我们所知，这是第一次如上所述制造纳米Cu2S薄膜，并且在QDSSC中使用聚合物基底上的柔性纳米Cu2S基反电极。通过在制备CuNW和纳米Cu 2 S膜期间调节CuNW分散体的浓度，可以控制基板的物理和光伏特性。该新型复合衬底很好地起到了CdS / CdSe QD共敏太阳能电池的柔性对电极的作用。
物料
硝酸镉四水合物（Cd（NO3）2·4H2O≥98.0％），硫化钠九水合物（Na2S·9H2O≥98.0％），硒（Se≥99.5％），亚硫酸钠（Na2SO3≥98.0％），硫酸镉水合物（CdSO4） ·8 /3H2O≥99.0％），次氮基三乙酸（C6H9NO6≥99.0％），2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（DMPA），硫（S），氯化钾（KCl≥99.5％），次氮基三乙酸和氢氧化钾（KOH≥85.0％）购自Sigma-Aldrich。从Sinopharm Chemical Reagent Co.，Ltd。（中国上海）获得异丙醇，甲醇，乙醇和丙酮。从Yinkou OPV Tech New Energy Co.Ltd。（Yinkou，China）获得导电FTO玻璃和商业TiO 2纳米颗粒（P25）涂覆的FTO。涂有TiO 2的FTO玻璃的有效面积为0.16cm 2。 CuNW和PVP（（C6H9NO）n）≥97％）购自苏州Tanfeng Tech Co.，Ltd。（中国苏州）。丙烯酸酯单体乙氧基化（4）双酚A二甲基丙烯酸酯购自Changxing Chemical Co.，Ltd。（珠海，中国）17。所有化学品均为试剂级，无需进一步纯化即可使用。
CdS / CdSe光电阳极的制备
为了制备CdS QD，首先将TiO 2膜浸入含有0.1M Cd（NO 3）2的乙醇溶液中1分钟并用乙醇冲洗。然后，将膜再浸入0.1M Na 2 S甲醇溶液中1分钟并用甲醇冲洗。该两步浸渍程序被认为是一个连续的离子层吸附和反应（SILAR）循环，并且通过重复组装循环可以增加CdS的掺入量。总共进行12次SILAR循环，然后将玻璃风干6,18。接下来，通过化学浴沉积（CBD）方法将CdSe沉积在CdS涂覆的玻璃之上。通过使用次氮基乙酸酯作为络合物并使用硒代硫酸盐作为Se源来实现CdSe沉积。首先，对于Se源，通过在70℃下在0.5M Na 2 SO 3水溶液中回流0.2M Se粉末约5小时来新制备Na 2 SeSO 3水溶液。将次氮基三乙酸和KOH混合以制备K3NTA溶液。然后，通过混合80mM CdSO 4,160mM K 3 NTA和80mM K 2 SeSO 3制备溶液。为了促进CdSe QD吸附，将吸附有CdS QD的TiO 2电极在室温下在黑暗中放置在溶液中4小时。
CuNW-聚合物复合衬底的制备
在该程序之前，在超声处理下使用洗涤剂，去离子水，丙酮和异丙醇清洁制备过程中使用的所有玻璃基质。将CuNW以1％（质量比）的PVP作为试剂9分散在异丙醇中。这里，PVP用作表面改性和稳定的试剂以防止纳米线聚结。在超声处理下处理分散体以获得良好的均匀性。
CuNW薄膜可以通过不同的方法制备，例如旋涂，Mayer棒涂和喷涂10,19,20。在该研究中，为了制造相对厚的CuNW膜，在室温下将CuNW在异丙醇中的分散体滴加到玻璃基板上。在滴加所需厚度的CuNW后，将玻璃基板风干。然后，将具有1wt％DMPA作为聚合引发剂的丙烯酸酯单体涂覆在CuNW涂层上。然后将涂层在紫外线固化输送机下固化约90秒，并作为透明柔性复合物17剥离。
CuNW硫化
在水和甲醇（1：1体积）溶液中，加入0.1M Na 2 S，0.1M S和0.2M KCl以制备溶液。将先前制备的基于CuNW的柔性复合材料置于该溶液中3-5分钟，以在复合材料的表面上产生纳米Cu 2 S.
QDSSC器件制造和表征
将敏化的TiO 2膜用作光电阳极，并使用纳米Cu 2 S基复合衬底作为对电极。通过虹吸作用将由0.1M Na 2 S，0.1M S和0.2M KCl在水和甲醇（1：1体积）溶液中组成的电解质注入光电阳极和对电极之间。
测量电池的光伏性能[短路电流（Jsc），开路电压（Voc），填充因子（FF）和功率转换效率（η）]。使用Keithley 2450源表，从氙灯（300W; Nbet，HSX-F300）测量光强度为100mW / cm2的电池的电流密度 - 电压（J-V）特性。用场发射扫描电子显微镜（SEM; JEOL，JSM7100F）分析CuNW的微观结构。使用电化学工作站（CorrTest，CS350H）获得电化学阻抗谱（EIS）测量值。用能量色散谱仪（EDS，Oxford X-MAX）进行元素分析。通过X射线衍射仪（Empyrean，PANalytical）记录X射线衍射（XRD）图案。
