基于YD2-o-C8的高效卟啉染料敏化剂的研究进展

摘要

金属卟啉较强的配位能力和可以灵活调节的结构使其在染料敏化太阳能电池(DSSC)的敏化剂研究中受到广泛关注,其中锌卟啉染料敏化剂YD2-o-C8因具有较高的摩尔吸光系数和环境友好等特点而成为研究热点.但YD2-o-C8及其衍生物在应用中仍然存在一些不足:(1)羧基锚定基团易脱附,使染料不稳定;(2)染料敏化剂在近红外光区较低的吸收强度使光电转换性能降低,限制了其大规模的生产和应用;(3)易自聚的染料敏化剂缩短染料敏化太阳能电池的使用寿命,降低光电转换效率.近年来以锌卟啉染料敏化剂YD2-o-C8为基础,通过改变电子供体的结构、π共轭桥的结构和电子受体的结构合成了众多高性能的D-π-A结构的衍生卟啉染料敏化剂.通过改变电子供体基团出现了WW-6、NCH3-YD2等染料敏化剂;通过改变π共轭桥出现了YD2-II-CA、PorCND1A1等染料敏化剂;通过改变电子受体锚定基团出现了YD2-o-C8T、MH1等染料敏化剂.这些染料敏化剂分子拓展了B带和Q带的吸收范围,提升了近红外光区的吸收强度,进而提升了染料敏化太阳能电池的光电转换效率.甚至有的染料敏化剂在稳定性和使用寿命等方面超越了YD2-o-C8,使染料敏化剂家族的发展焕然一新.本文综述了D-π-A构型的锌卟啉染料敏化剂YD2-o-C8及其衍生物在实验及理论方面的研究进展,重点介绍了YD2-o-C8在电子供体基团、π共轭桥、电子受体锚定基团三方面的改进及其对光电转换性能的影响,并展望了卟啉染料敏化剂的发展前景.