染料敏化太阳能电池 (DSSCs)是一种具有良好应用前景的光电转换技术。作为自然界光合作用中心的核心组分，卟啉具有很高的摩尔消光系数和易于修饰的结构，可用于太阳能的捕获，是一类重要的DSSC敏化染料。为了提升光捕获能力，并促进光生电子的转移，通常将卟啉染料设计成D-π-A型 (电子给体-π桥-电子受体)推拉电子结构，吸附于二氧化钛薄膜，构筑DSSCs。通过系统优化电子给体及额外电子受体单元，从拓展p共轭结构和增强分子内电荷转移 (ICT)效应两方面着手，拓展吸收光谱。在此基础上，进一步运用小分子共敏化剂弥补卟啉染料吸收缺陷，显著提升电流。同时，引入多条烷基链，抑制染料聚集和电荷复合，有效提升电压。通过这些策略的综合运用，实现电池短路电流和开路电压的协同提升，实现了当时非钌染料碘电解质电池很高的光电转换效率11.5%。

卟啉结构普遍存在于天然产物中，具有丰富的光电与配位特性，在光电功能材料等领域具有重要理论价值与良好应用前，在传统开链围阻型卟啉结构基础上，合成出独特的“闭环屏缚”型卟啉结构，在卟啉环周围引入环型碳链，更加有效地抑制了染料分子间的聚集作用，同时提升染料吸附量，从而同时实现了电池开路电压、短路电流和光电转换效率的提升。在发展新型“闭环屏缚”型卟啉基础上，为进一步解决两种染料共敏化时染料吸附比例和分布难以控制等问题，创新性地将卟啉与其吸收互补的纯有机染料通过柔性碳链共价连接，发展了一类全新的“协同伴侣”染料。

该系列染料实现了从350nm到700nm的全光谱吸收，并且两种结构单元能够以精准的1:1比例均匀、致密地吸附于TiO2薄膜，有利于提升太阳能吸收与光电子收集效率，最后实现基于碘电解质DSSCs很高的光电转换效率12.4%。

标准D205染料
标准D102染料
标准N719染料
标准N3染料
标准Z907染料
标准锌卟啉B染料
标准锌卟啉A染料
标准Y123染料
碘基电解液MTW-SE系列
钴配合物电解液MTW-CE-1
钴配合物电解液MTW-CE-2
准固态电解液
1,3-二甲基眯唑碘盐(DMII)
1-丙基-3-甲基眯唑碘盐(PMII)
1-3-二甲基-2-丙基咪唑碘盐
1-乙基-3-甲基眯唑硫氢酸盐
高温致密层TiOx旋涂液
高温TiOx酸性旋涂液
高温致密层TiO2印刷浆料
2M TiCl4水溶液
纳米TiO2粉体
纳米Al2O3粉体
纳米ZrO2粉体

zzj 2021.1.29