解永树教授团队：系统结构优化制备高效率卟啉染料敏化太阳能电池

华东理工大学解永树团队通过对卟啉染料进行结构优化，将包裹型给体、单己基链取代的苯并噻二唑辅助受体和邻氟苯甲酸受体单元引入卟啉染料，并结合共吸附与共敏化策略，制备了在 100% 和 30% 标准太阳光下光电转换效率分别为 11.38% 和 13.08% 的染料敏化太阳能电池。

卟啉是一类含四个吡咯的天然大环化合物，具有结构易修饰和光捕获能力良好等优点，被广泛应用于制备染料敏化太阳能电池。但卟啉染料在近红外区及其Soret 带两侧存在明显的吸收缺陷，并且分子之间存在严重的聚集作用。目前，通常通过对染料结构的优化、与非平面大位阻分子进行共吸附以及与有机小分子染料进行共敏化等手段来提高电池的光电转换效率。

最近，华东理工大学解永树教授课题组在前期研究卟啉染料XW36 （如图所示）的基础上，设计合成了新型卟啉染料XW45-XW47。借助包裹型给体、包裹型卟啉环和己基取代的苯并噻二唑辅助受体单元的突出的抗聚集能力以及含F 苯甲酸受体的强拉电子能力，电池的光电转换效率由 XW36 的 9.21% 提升至 10.41%，且高于相同条件下明星染料 SM315的效率。

进一步通过卟啉染料与有机小分子染料 PT-C6共敏化，效率提升至 11.38%。更重要的是，该电池在 30% 标准太阳光下具有高达 13.08% 的光电转换效率，表明其在室内弱光环境下也具有广泛的应用前景。

详细内容见：Yunyue Lu, Yingchun Cheng, Chengjie Li, Jiaxin Luo, Weiqiang Tang, Shuangliang Zhao, Qingyun Liu & Yongshu Xie*. Efficient solar cells based on cosensitizing porphyrin dyes containing a wrapped donor, a wrapped π-framework and a substituted benzothiadiazole unit. Sci. China Chem., 2019, DOI:10.1007/s11426-019-9471-y.

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解永树教授 华东理工大学化学与分子工程学院教授，博士生导师。教育部新世纪优秀人才，上海市东方学者特聘教授，上海市浦江人才，中国化学会卟啉与酞菁专业委员会副主任委员。主要围绕卟啉共轭结构扩展和性能精准调控这一关键问题开展功能导向的新型卟啉的结构设计、合成、性能与应用研究。2013 年以来，作为第一和通讯作者在J. Am. Chem. Soc.和 Angew. Chem. Int. Ed.发表8 篇文章，受邀为Chem. Rev.和 Chem. Soc. Rev.撰写综述各 1 篇。其中 6 篇文章入选 ESI “高被引论文”， H 指数为 41。

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