解永树团队在卟啉类染料敏化太阳能电池领域研究新进展

kunnanduo

为应对能源危机和化石燃料造成的环境污染，各类太阳能电池研究受到广泛关注。其中，染料敏化太阳能电池具有制备简便、成本较低和光电转换效率较高等优势，近年来取得长足发展。最近，华东理工大学费林加诺贝尔科学家联合研究中心解永树教授团队在卟啉类染料敏化太阳能电池领域取得突破性进展，相关研究成果被国际知名化学期刊Chemical Science以“Efficient solar cells sensitized by a promising new type of porphyrins: dye-aggregation suppressed by double strapping”为题进行了在线报道。

卟啉染料是一种重要的太阳能电池敏化剂。针对卟啉大环的严重聚集等问题，研究团队创新性地将传统的长碳链包裹型卟啉改为“捆扎”式碳链包裹，合成了新型卟啉染料XW40和XW41，从而更有效地抑制染料聚集和电子复合，延长电子寿命及电荷收集效率，提高电流、电压。相比于十二烷氧基包裹的卟啉染料，XW10和XW41在抑制染料聚集的同时提高了染料的吸附量，开路电压和短路电流分别由711 mV和17.90 mA cm-2提高到730 mV和18.67 mA cm-2，从而将光电转化效率从8.6%提升至9.3%。为进一步拓宽染料的吸收光谱，研究团队引入具有吸电子能力的苯并噻二唑基团(BTD)作为辅助受体，合成了染料XW41。BTD的引入有效增强了染料在近红外区的吸收，单色光电子转换效率(IPCE)谱图吸收带边红移达到了830 nm，再采用共敏化和共吸附相结合的策略，开路电压和短路电流同时得到了提升。最终，光电转化效率提高至10.6% (XW40)和10.2% (XW41)。该研究成果为设计合成高效卟啉染料提供全新思路，而且丰富、发展了卟啉合成化学。

该论文由博士研究生曾凯雯在解永树教授指导下完成，并得到了田禾院士的悉心指导。该研究得到上海市重大科技专项、上海科技国际合作项目、国家自然科学基金、上海高校特聘教授 (东方学者)、上海市浦江人才计划、中央高校基本科研业务费专项资金和“111”引智计划等资助。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c8sc04969f#!divAbstract