Aprimoramento de desempenho de células solares sensibilizadas por pontos quânticos CdS / CdSe com fotoanodo de nanofolhas de TiO2 com Anatase Orientado (001)

Resumo

Células solares sensibilizadas por pontos quânticos CdS / CdSe (QDSSCs) foram fabricadas em dois tipos de TiO ₂ fotoanodos, nomeadamente nanofolhas (NSs) e nanopartículas. O TiO ₂ NSs com facetas de alta exposição (001) foram preparados por meio de um método hidrotérmico, enquanto o TiO ₂ nanopartículas usaram o Degussa P-25 comercial. Verificou-se que o tamanho do poro, área de superfície específica, porosidade e propriedades de transporte de elétrons do TiO ₂ NSs foram geralmente superiores aos de P-25. Como resultado, o TiO ₂ CdS / CdSe QDSSC baseado em NS exibiu uma eficiência de conversão de energia de 4,42%, o que corresponde a uma melhoria de 54% em comparação com a célula de referência baseada em P-25. Este estudo fornece um projeto de fotoanodo eficaz usando uma abordagem de nanoestrutura para melhorar o desempenho do TiO ₂ com base em QDSSCs.

Histórico

Nos últimos anos, células solares sensibilizadas por pontos quânticos (QDSSCs) têm atraído considerável atenção como alternativas promissoras para células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs). As vantagens específicas dos pontos quânticos (QDs) em relação aos corantes orgânicos e à base de Ru incluem maior coeficiente de extinção, intervalo de energia ajustável, controlando o tamanho do ponto e a composição química, maior estabilidade fotônica e química e possibilidade de geração múltipla de excitons e transferência de portadores quentes [1,2,3,4]. Teoricamente, os QDSSCs podem aumentar a eficiência de conversão de luz em eletricidade além do limite de Shockley-Queisser de 32% [5].

O esquema de conversão fotoelétrica de QDSSCs é semelhante ao de DSSCs, mas usando nanocristais inorgânicos em vez de corantes orgânicos como absorvedores de luz. Geralmente, QDSSCs consistem em um óxido de metal revestido com QD como fotoanodo, complexo de polissulfeto ( S ²⁻ / S _x ²⁻ ) como o eletrólito redox líquido e o metal Pt como o contra-eletrodo. Muitos tipos de QDs semicondutores de bandgap estreito, como CdS, CdSe, CdTe e PbS, têm sido utilizados como absorvedores de luz no regime de luz visível [6,7,8,9,10]. Para estender a faixa de absorção de luz e facilitar a injeção de transportador em QDSSCs, os QDs com nível de energia adequado, como CuInS ₂ / CdS [11, 12], CdTe / CdSe [13] e CdS / CdSe [14,15,16,17,18,19,20,21], foram combinados para formar co-sensibilizadores QD de estrutura de núcleo / casca . Entre eles, os QDs de estrutura de núcleo / casca de CdS / CdSe foram amplamente estudados devido à sua estabilidade relativa e síntese simples, e as células resultantes geralmente exibiram eficiências de conversão de energia de <5%. No momento, os QDSSCs de melhor desempenho relatados ainda exibem eficiências de conversão de energia moderadas de 6–8% [10, 13, 22, 23] devido à recombinação de carga séria e baixa cobertura de QD nos fotoanodos. Para melhorar ainda mais o desempenho dos QDSSCs, a presente estratégia se concentrou no uso de óxidos de metal mesoporosos como materiais de fotoanodo para melhorar o transporte de elétrons, a coleta de luz e o carregamento de QDs.

Em ambos QDSSCs e DSSCs, TiO ₂ tem sido um material fotoanodo poroso preferido devido à sua alta eficiência, baixo custo e excelente estabilidade química [24]. É sabido que o desempenho do TiO ₂ fotovoltaica com base em é altamente dependente da morfologia e estrutura cristalina do TiO ₂ , e o anatase TiO disponível ₂ nanopartículas (NPs) são principalmente dominadas pelas facetas (101) termodinamicamente estáveis [25]. No entanto, estudos teóricos e experimentais demonstraram que as facetas (001) são muito mais ativas do que as superfícies termodinamicamente estáveis (101) [26], que são favoráveis à absorção de corante ou QD e ajudam a retardar a recombinação de carga [27,28,29 ] Além disso, foi confirmado que a borda da banda das facetas (001) é menor do que a das facetas (101), o que é vantajoso para o aumento de tensão [30].

Vários TiO ₂ nanoestruturas com facetas de alta exposição (001), incluindo nanofolhas (NSs), esferas ocas e nanotubos [31,32,33,34], têm sido utilizadas no sistema DSSCs. Em particular, o anatase TiO ₂ Foi comprovado que NSs com uma alta porcentagem de facetas expostas (001) exibem características de estrutura de superfície únicas que podem levar a melhorias de desempenho em separação de água, fotocatálise e baterias de íon-lítio [31, 35, 36]. No entanto, até onde sabemos, há muito menos relatórios sobre o uso do novo TiO de cauda facetada (001) ₂ estrutura de nanosheet no sistema QDSSCs [28]. Neste trabalho, apresentamos um estudo comparativo sobre o desempenho fotovoltaico do TiO ₂ CdSe / CdS QDSSCs baseados em NS e NP. O TiO ₂ NSs com facetas de alta exposição (001) foram preparados por meio de um método hidrotérmico [37], enquanto o TiO ₂ NPs usaram o Degussa P-25 comercial. Descobrimos que o tamanho do poro, a área de superfície específica e a porosidade do TiO ₂ NSs foram geralmente superiores aos de P-25. O TiO resultante ₂ CdSe / CdS QDSSC baseado em NS exibiu uma eficiência de conversão de energia de 4,42%, que é significativamente aumentada em até 54% em comparação com a célula de referência baseada em P-25 em condições de fabricação semelhantes.

Métodos

Preparação de vários TiO ₂ Photoanodes

O anatase TiO ₂ NSs com facetas de alta exposição (001) foram sintetizados por meio de um método hidrotérmico [37]. Resumidamente, 2,4 ml de ácido fluorídrico (Aldrich, 48% em peso) foram primeiro adicionados gota a gota em 30 ml de butóxido de titânio (Ti (OBu) ₄ , Aldrich,> 97%), e a mistura foi selada em uma autoclave de aço inoxidável forrada com Teflon seca. O processo de síntese foi conduzido a 180 ° C por 16 h em forno elétrico. O TiO resultante ₂ Os precipitados NS foram recolhidos por centrifugação e lavados várias vezes com água desionizada e etanol. Dois tipos de pastas para impressão na tela, o TiO ₂ NSs e P-25 comercial, foram preparados pela mistura de 6 g de TiO ₂ NSs (ou P-25 em pó), 20 ml de terpineol e 30 ml de etilcelulose (EC) a 10% em peso em um frasco rotovap de fundo redondo. Após sonicação e concentração, as pastas homogêneas de 13% em peso resultantes foram revestidas nos substratos de vidro de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) (10 ohms por quadrado, 2,2 mm de espessura) por impressão em tela. Finalmente, o TiO ₂ impresso em tela Os fotoanodos NSs e P-25 foram recozidos a 500 ° C por 1 h no ar para permitir uma boa condução elétrica.

Deposição e sensibilização de CdS / CdSe QDs

Os métodos de deposição de QDs em óxidos de metal em QDSSCs podem ser classificados em dois tipos:(1) crescimento in situ por meio do processo de absorção e reação de camada de íons sucessivos (SILAR) para QDs de CdS e junto com a deposição em banho químico (CBD) ou processo de deposição de vapor químico para CdSe QDs; e (2) absorção de coloides QD pré-preparados por meio de ligantes modificados. Embora o último método seja mais fácil de controlar o tamanho do QD e a modificação da superfície, o crescimento in situ associado ao contato direto no método do óxido metálico tem menor custo de fabricação [17]. Neste trabalho, os dois fotoanodos distintos, TiO ₂ NSs e P-25, também foram sensibilizados in situ com CdS e CdSe QDs usando os processos SILAR e CBD, respectivamente. Para a deposição de CdS QDs, duas soluções de precursor separadas foram preparadas:CdCl 20 mM ₂ e 20 mM Na ₂ S foram dissolvidos em uma mistura de metanol e água desionizada (1:1, v / v) como fontes de cátions e ânions, respectivamente. Tanto o TiO ₂ Os fotoanodos NSs e P-25 foram primeiro mergulhados no Cd ²⁺ solução precursora por 1 min, e então mergulhada no S ²⁻ solução precursora por 1 min. Antes de cada imersão, os fotoanodos foram enxaguados com metanol e depois secos com N ₂ fluxo. Esses procedimentos foram repetidos vários ciclos para formar uma camada CdS QD adequada. Para a deposição subsequente de CdSe QDs nos CdS QDs, o TiO ₂ / CdS fotoanodos foram mergulhados em uma solução aquosa consistindo em 2,5 mM de Cd (CH ₃ COO) ₂ , 2,5 mM Na ₂ SeSO ₃ e 75 mM NH ₄ OH. O processo de deposição foi mantido a 70 ° C durante 1 h. O carregamento dos CdSe QDs foi controlado ajustando o número de ciclos de reação.

Montagem e caracterização de QDSSCs

Os vários TiO ₂ CdS / CdSe QDSSCs baseados foram montados em uma estrutura de sanduíche convencional. O vidro FTO revestido de platina e os QDs CdS / CdSe sensibilizados com TiO ₂ os fotoanodos foram selados juntos, separando-se com um espaçador de polímero de fusão a quente de 25 μm (DuPont Surlyn). O eletrólito de polissulfeto, que consistia em 0,2 M de Na ₂ S, S 0,2 M e KCl 0,02 M em solução aquosa foram injetados no espaço entre os eletrodos. A área ativa de todos os QDSSCs era ~ 0,16 cm ² (~ 0,4 cm × 0,4 cm).

Todos os QDSSCs CdS / CdSe foram caracterizados usando microscopia de varredura por emissão de campo (FE-SEM, JEOL JSM-6500F), microscopia eletrônica de transmissão (TEM, JEOL JEM-3000F e Hitachi HT7700) e difração de raios X incidente de relance (GIXRD, PANalytical X 'Pert PRO MPD). Os carregamentos de QDs nos vários TiO ₂ os fotoanodos foram estimados por um espectrômetro de massa de plasma acoplado indutivamente (ICP-MS, Agilent 7500ce). As características de corrente-tensão e medições de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) das células fotovoltaicas foram realizadas sob iluminação simulada de um só sol (100 mW / cm ² , AM 1,5 G). O fóton incidente convertido para eficiência de corrente (IPCE) foi medido empregando uma lâmpada XQ 150-W com um monocromador no modo DC. A absorbância óptica foi realizada em espectrofotômetro UV-VIS (Jasco V-670) com lâmpada halógena de tungstênio.

Resultados e discussão

Neste estudo, o anatase TiO ₂ NSs com facetas de alta exposição (001) foram preparados como fotoanodos de QDSSCs por meio de um método hidrotérmico. Seus desempenhos foram investigados, discutidos e comparados com o fotoanodo nanoporoso comercial Degussa P-25. A estrutura cristalina e a composição do TiO ₂ Os NSs foram caracterizados por difratometria de raios-X. Conforme mostrado na Fig. 1a, todos os picos identificados de TiO ₂ Os NSs podem ser indexados para uma anatase pura TiO ₂ fase com estrutura tetragonal e grupo espacial I4 ₁ / amd (cartões JCPDS, No. 71-1169), sem a fase rutilo sendo observada. Os picos de reflexão (004) e (200) representam o c - e a -axes, respectivamente. O pico acentuado aprimorado (200) indica TiO bem cristalizado ₂ NSs cresceram ao longo do a -eixo. Uma imagem FE-SEM típica de P-25 é mostrada na Fig. 1b. As imagens FE-SEM e TEM do TiO ₂ Os NSs são mostrados na Fig. 1c e d, respectivamente, que representam a forma de folha bem definida com um comprimento lateral médio de 50 nm e uma espessura de 5 nm. A imagem TEM de alta resolução (inserção da Fig. 1d) mostra a vista lateral de um único TiO ₂ Cristal NS. O espaçamento da rede de 0,235 nm pode ser observado diretamente, o que corresponde aos (001) planos da anatase TiO ₂ NSs. A análise dos resultados acima indica ~ 70% de TiO ₂ Os NSs são compostos das facetas expostas (001) (consulte o arquivo adicional 1). Em contraste, para o P-25, a porcentagem de facetas expostas (001) é inferior a 10%, com mais de 90% dominada pelas facetas (101), (110), etc. A área de superfície específica e a distribuição do tamanho dos poros do TiO ₂ Fotoanodos NSs e P-25 foram investigados usando isotermas de absorção e dessorção de nitrogênio. Conforme mostrado na Fig. 2, a isoterma de um TiO ₂ O fotoanodo NS é identificado como tipo IV com base na classificação Brunauer-Deming-Deming-Teller (BDDT) [38]. O loop de histerese correspondente na alta pressão relativa ( P / P _o ) intervalo de 0,75-1 pertence ao tipo H3, indicando a presença de mesoporos e macroporos semelhantes a fendas. Esses tipos de estruturas porosas geram uma área de superfície relativamente alta e um grande volume total de poros. A área de superfície específica de BET foi determinada como sendo ~ 52,8 cm ² g ⁻¹ , com base na distribuição de tamanho de poro Barrett-Joyner-Halenda (BJH), conforme mostrado na inserção da Fig. 2. A Tabela 1 resume as informações detalhadas sobre as estruturas de superfície de TiO ₂ NSs e P-25. O tamanho de cristal relativamente maior, o tamanho de poro mais alto e a área de superfície maior de TiO ₂ Os NSs são benéficos para a absorção dos QDs CdS / CdSe.

Os QDs CdS / CdSe em cascata têm sido amplamente usados como co-sensibilizadores para os QDSSCs devido à sua ampla faixa de absorção e boa dinâmica de transferência de elétrons [39]. Neste trabalho, os efeitos dos ciclos de revestimento dos processos SILAR (para CdS QDs) e CBD (para CdSe QDs) foram investigados pela primeira vez, e os resultados revelaram os ciclos de revestimento ideais de 8 e 2 para as deposições de CdS e CdSe QDs, respectivamente. Após a deposição dos QDs CdS / CdSe em cascata pelo processo de deposição de duas etapas, a cor do TiO ₂ O filme NS passou de branco para marrom escuro. A Figura 3a exibe uma imagem TEM do TiO sensibilizado com CdS / CdSe QD ₂ NSs raspados do substrato de vidro FTO. Pode ser visto que nanocristais de CdSe densos revestiram a superfície de TiO ₂ NSs sem agregação óbvia. Além disso, as franjas da rede de CdSe QDs podem ser claramente distinguidas na imagem TEM de alta resolução na Fig. 3b, indicando a alta cristalinidade de CdSe QDs com um tamanho de grão variando de 4-6 nm.

A Figura 4 mostra os espectros de absorção de UV-VIS do TiO sensibilizado com CdS / CdSe QD ₂ Eletrodos NSs e P-25 preparados sob condições de deposição semelhantes. Os picos de absorção excitônica geralmente observados em QDs coloidais também foram detectados aqui devido à ampla faixa de distribuição de tamanho de QDs fabricados pelos processos SILAR e CBD. Os bandgaps correspondentes dos QDs CdS e CdSe ainda podem ser identificados como 2,67 e 1,78 eV, respectivamente, pelas bordas de absorção. Aparentemente, esses valores são maiores do que os de CdS em massa (2,25 eV) e CdSe (1,7 eV), indicando que os tamanhos de partícula dos dois nanocristais ainda estão dentro da escala de confinamento quântico, mesmo após as deposições químicas sequencialmente. Na região visível, uma maior absorção para o TiO ₂ O eletrodo NS em comparação com o eletrodo P-25 é observado, o que implica que as cargas de CdS e CdSe QDs no TiO ₂ NSs são mais altos do que no P-25. Além disso, o ICP-MS foi usado para obter o carregamento de QDs qualitativos nos dois tipos diferentes de TiO ₂ fotoanodos. Ao analisar os resultados obtidos do BET e ICP-MS, a concentração de superfície de CdS QDs absorvidos no TiO ₂ NSs (5,44 × 10 ⁻⁹ mol cm ⁻² ) é considerado maior do que no P-25 (4,59 × 10 ⁻⁹ mol cm ⁻² ) Isso verifica as facetas reativas (001) do TiO ₂ Os NSs podem fornecer sites mais eficazes para a fixação de CdS QDs, proporcionando assim maior absorvância de CdSe QDs em CdS QDs. Como resultado, a concentração de superfície de CdSe QDs no TiO ₂ O fotoanodo NS também é maior do que no P-25 (4,57 × 10 ⁻⁹ mol cm ⁻² vs. 3,77 × 10 ⁻⁹ mol cm ⁻² ), o que é consistente com os resultados relatados anteriormente [15]. As facetas de alta exposição (001) do TiO ₂ Os NSs aparentemente melhoram a concentração de superfície dos co-sensibilizadores CdSe / CdS e, assim, aumentam a captação de luz dos QDSSCs resultantes. O desempenho fotovoltaico do TiO ₂ NS- e P-25 CdSe / CdS QDSSCs foram examinados pela caracterização de seus comportamentos de corrente-tensão sob a iluminação simulada de um sol (100 mW cm ⁻² , AM 1,5 G). O TiO ₂ Os fotoanodos NSs e P-25 sob investigação têm aproximadamente 10 μm de espessura. O J - V características e eficiências de conversão de fóton-elétron incidente dos dois QDSSCs são ilustrados na Fig. 5, e seus parâmetros fotovoltaicos detalhados estão tabulados na Tabela 2. Pode-se ver que o TiO ₂ QDSSC baseado em NS alcançou uma tensão de circuito aberto maior ( V _oc ) de 0,58 V, uma densidade de corrente de curto-circuito mais alta ( J _sc ) de 15,07 mA cm ⁻² , e uma melhor eficiência de conversão ( η ) de 4,42% em comparação com o QDSSC baseado em P-25 ( V _oc =0,52 V, J _sc =11,75 mA cm ⁻² , e η =2,86%). O TiO ₂ QDSSC baseado em NS exibe um V 60 mV maior _oc do que a célula baseada em P-25. Este aumento da tensão de circuito aberto no TiO ₂ O QDSSC baseado em NS pode ser atribuído ao deslocamento negativo do potencial de banda plana para as facetas (001) [30]. Por outro lado, é sabido que o J _sc é proporcional à quantidade de luz absorvida no óxido de metal. Portanto, quanto maior o J _sc no TiO ₂ O QDSSC baseado em NS é consistente com o resultado do ICP-MS, confirmando que as facetas da anatase reativa (001) favorecem o carregamento de pontos quânticos por unidade de área. Assim, a utilização de TiO altamente reativo ₂ NSs como fotoanodos podem melhorar significativamente as fotocorrentes do TiO ₂ com base em dispositivos fotovoltaicos. Além disso, o tamanho de poro maior do TiO ₂ NSs reduz a dispersão de luz no TiO ₂ NSs. Isso permite uma distância maior que a luz pode percorrer dentro do TiO ₂ NSs, aumentando assim a probabilidade de absorção de elétrons. Conforme mostrado na Fig. 5b, a borda do espectro IPCE do TiO ₂ QDSSC baseado em NS está localizado em 675 nm, que é ligeiramente desviado para o vermelho quando comparado com o QDSSC baseado em P-25. Em geral, o valor IPCE é determinado pela eficiência de coleta de luz, eficiência de injeção de carga e eficiência de coleta de carga do fotoanodo. O resultado é bem combinado com os espectros de absorção UV-VIS, e as fotocorrentes integradas das curvas IPCE estão em boa concordância com o J-V Medidas. Comparado ao QDSSC baseado em P-25, o TiO ₂ O QDSSC baseado em NS tem valores IPCE mais altos na faixa de medição de 300–800 nm, com o valor IPCE máximo de ~ 75%.

A superfície altamente reativa (001) do TiO ₂ NSs foi verificado para oferecer uma área de superfície mais eficaz para a absorção de QD. Além disso, TiO ₂ Espera-se que os NSs reduzam as armadilhas de superfície e os centros de recombinação no TiO ₂ Interface -NS / eletrólito para transporte de elétrons [37]. A fim de adquirir uma melhor compreensão da dinâmica dos processos de transferência e transporte de carga interfacial nos QDSSCs atuais, foram realizadas medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) [40,41,42]. A Figura 6a exibe os gráficos de Nyquist de ambos os QDSSCs sob iluminação de um só sol na condição de tensão de circuito aberto, em que os dados experimentais são representados com símbolos e as curvas de ajuste de linha sólida foram obtidas pelo software Zview usando o circuito equivalente QDSSC como mostrado na Fig. 6b. Os parâmetros de ajuste do transporte de elétrons estão listados na Tabela 3, onde τ _eff é a vida útil efetiva do elétron, R _w (= r _w . L ) é a resistência de transporte de elétrons no TiO ₂ , R _k (= r _k / L ) é a resistência de transferência de carga relacionada à recombinação de elétrons no TiO ₂ / interface de eletrólito, D _n é o coeficiente de difusão de elétrons efetivo, L _n é o comprimento de difusão de elétrons em TiO ₂ e L (~ 10 μm) é a espessura dos eletrodos. D _n é estimado de acordo com a seguinte equação [43]:
$$ {D} _n =\ left (\ frac {R_k} {R _ {\ mathrm {w}}} \ right) \ {L} ^ 2 \ frac {1} {\ tau _ {\ mathrm {eff}}} $$ (1)

A partir dos gráficos de fase Bode, inserção da Fig. 6a, podemos obter a frequência de pico característica do QDSSC, f _pico , e a constante de taxa de reação de primeira ordem para perda de elétrons, k _eff ≈ 2 πf _máximo . O τ _eff pode então ser estimado da seguinte forma:
$$ {\ tau} _ {\ mathrm {ef}} \ aprox \ frac {1} {k _ {\ mathrm {ef}}} $$ (2)
O TiO ₂ O QDSSC baseado em NS tem uma frequência de pico característica inferior em comparação com o QDSSC baseado em P-25, indicando os elétrons no TiO ₂ Os NSs podem se difundir ainda mais. O resultado revela que o emprego da estrutura de nanofolhas favorece o transporte de elétrons e suprime a recombinação de carga. O menor R ajustado _w e maior R _k para o TiO ₂ O QDSSC baseado em NS também confirma o resultado. O menor R _w para o TiO ₂ QDSSC baseado em NS indica que a rede de conexão das facetas altamente cristalinas (001) oferece uma via de elétrons melhor orientada, que minimiza o efeito de interface de grão e reduz a perda de elétrons do TiO ₂ NSs para o substrato FTO. Da mesma forma, o resultado do ajuste também mostra que o TiO ₂ QDSSC baseado em NS tem um R maior _k (28,26 Ω) do que o QDSSC baseado em P-25 (8,98 Ω). O maior R _k apresenta maior resistência para o processo de recombinação de elétrons, devido à maior cobertura de superfície dos QDs no TiO ₂ NSs, resultando em mais elétrons sobrevivendo da reação de retorno no TiO descoberto ₂ Interface -NS / eletrólito. Relatórios anteriores usando a técnica de tratamento de passivação de ZnS nos QDSSCs baseados em P-25 também mostraram resultados semelhantes [40]. O comprimento de difusão de elétrons correspondente L _n de TiO ₂ NSs foi estimado em ~ 21 μm, que é duas vezes maior do que o de P-25. Além disso, o L _n de TiO ₂ NSs é encontrado muito mais longo do que a espessura dos fotoanodos (21 μm vs. 10 μm), o que implica que a maioria dos elétrons fotogerados podem ser coletados sem recombinação. A alta eficiência de coleta de elétrons no TiO ₂ O filme NS foi manifestado pelo alto valor IPCE.

Conclusões

2D anatase TiO ₂ Os NSs com facetas de alta exposição (001) foram preparados por um processo hidrotérmico fácil e usados como fotoanodos para as células solares co-sensibilizadas com CdS / CdSe (Fig. 5). O estudo TEM e os espectros de absorção de UV-VIS mostram TiO altamente cristalino ₂ NSs com mais de 70% das (001) facetas. Tanto o TiO ₂ Os QDSSCs baseados em NS e P-25 são caracterizados em termos de desempenho fotovoltaico, bem como da dinâmica de transporte e recombinação de elétrons. O TiO ₂ O QDSSC baseado em NS pode realizar uma eficiência geral de conversão de energia de 4,42%, o que corresponde a 54% de aumento em comparação com a célula baseada em P-25 (2,86%) em condições de fabricação semelhantes. Além disso, o valor IPCE de mais de 70% pode ser alcançado na faixa de comprimento de onda de 450–600 nm para o TiO ₂ QDSSC baseado em NS, atribuído pela maior eficiência de coleta de luz e coleta de elétrons do TiO ₂ Fotoanodo NS. A análise EIS também confirma as facetas dominantes (001) do TiO ₂ NSs podem melhorar drasticamente a eficiência de conversão de energia do TiO ₂ CdS / CdSe sensibilizado com base no sistema QDSSCs. Esta descoberta revela a possibilidade de explorar o TiO orientado para (001) ₂ NSs em aplicação QDSSC coloidal, uma vez que os QDs podem ser ancorados provavelmente no TiO ₂ NSs sem a necessidade de ligantes extras (que são barreiras de transferência de elétrons entre os QDs e TiO ₂ na maioria dos casos). Além disso, a utilização de TiO ₂ Os NSs neste trabalho mostraram os seguintes benefícios:estável, produção em massa, barato, etc., uma vez que o processo de fabricação não é complicado e não precisa de aditivos caros.