构建以多环芳烃——二萘并五苯为核的高效全有机染料敏化太阳电池光敏剂

能源和环保是21世纪的主题,所以开发清洁能源成为当务之急。太阳能以其安全、无污染、分布广泛且能量巨大等特点受到人们的青睐,而当今最大的挑战是对太阳能低成本高效率的利用。过去的二十年间,染料敏化太阳电池(DSCs)以其制作工艺简单、无污染、价格低廉、稳定性好及光电转换效率高等特点引起了全世界广泛的研究。光敏剂作为DSCs的核心部分,DSCs光电转换效率的每一次突破都与其息息相关,非金属有机染料凭借其原材料来源广泛、分子结构易于剪裁、颜色丰富亮丽等优点获得了广泛研究,目前在AM1.5G(1000 mW cm-2)的模拟太阳光辐照条件下,DSCs的光电转换效率已经超过了14%。

目前DSCs的器件效率提升缓慢,而新型光敏剂的开发有望带来此领域的突破。近几年,稠环芳烃有机染料经过人们的不断研究,在DSCs中其光电转换效率已经达到13%,可以与锌卟啉和钌基高效染料相媲美,为DSCs光电转换效率的进一步提高带来了曙光。

Untitled最近,浙江大学化学系王鹏课题组开发了一种蒽基多环芳烃有机染料,应用于DSCs取得了较高的光电转换效率,为DSCs光电转换效率的提升带来了新机遇。蒽之前已经被广泛的用来构建DSCs光敏剂,但光电转换效率普遍较低。他们在初步研究蒽的化学后,精心构建了以九环芳烃化合物—二萘并五苯为核,并在侧边修饰四条己基苯基团以达到助溶和减少分子间聚集等效果,进一步的在分子末端修饰辅助给体二芳胺来拓宽对光谱的影响范围,最后连接锚定基团三键苯并噻二唑苯甲酸得到一种有机染料,应用于染料敏化太阳电池(DSCs)获得了10.2%的光电转换效率,是目前蒽基染料的最高效率。

研究者相信,此项研究将会为蒽基光敏剂的光电研究打开一扇窗户,并为DSCs光电转换效率的提高提供了新思路。此项研究也将会鼓舞其他领域的人继续探索和开发以蒽做为基本构建单元的多环芳烃光电子材料。相关论文在线发表在Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.201700099)上。