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用于染料敏化太阳能电池的烷基包裹非对称方酸菁染料：支链烷基调节染料聚集与电荷复合过程
摘要： 除选择合适的阳极、染料、电解质和阴极材料外，界面处的电子转移过程决定了提升染料敏化太阳能电池（DSSC）开路电压（Voc）和短路电流（Jsc）等光伏参数的关键因素。染料-二氧化钛界面低效的电荷注入过程以及二氧化钛-染料/电解质界面的电荷复合现象，对提升Jsc和Voc均产生不利影响。因此，调控改善Jsc和Voc的决定性因素是获得具有优异器件效率理想敏化剂的最佳途径。 方酸菁染料作为远红活性两性离子染料，因其较大的偶极矩而具有高摩尔消光系数和独特的聚集特性。本研究报道了一系列不对称方酸菁染料SQS1至SQS6，通过系统改变远离锚定基团的吲哚啉单元sp3-C和N原子上的烷基链，调控二氧化钛表面的染料间相互作用。支链烷基不仅有助于调节敏化剂在二氧化钛表面的自组装，还能钝化表面以抑制电荷复合过程。 染料敏化二氧化钛电极的光捕获效率（LHE）和循环伏安研究表明：通过系统增加烷基链碳原子数，可分别调控染料分子间的聚集效应与电荷跃迁过程。这种支链烷基的调控使器件效率在无共吸附剂条件下从3.82%提升至6.23%，其中Voc从672 mV（SQS1）增至718 mV（SQS6），Jsc从7.95 mA/cm2（SQS1）提升至12.22 mA/cm2（SQS6）。采用碘（I-/I3-）电解质时，染料SQS4添加共吸附剂鹅去氧胆酸（CDCA）后获得最高效率7.1%（Voc=715 mV，Jsc=13.05 mA/cm2），显著优于同类染料。IPCE谱图分析表明，二氧化钛表面聚集态方酸菁染料是光电流产生的主要贡献来源。
关键词： 非对称方酸菁、电荷复合、电荷注入、染料聚集、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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一种新型多苄氧基包裹卟啉敏化剂用于开发高效染料敏化太阳能电池
摘要： 卟啉类染料已被广泛应用于高效染料敏化太阳能电池（DSSCs）的制备。然而，染料聚集和电荷复合仍对光伏性能产生负面影响，导致功率转换效率（PCE）不尽如人意。本文报道了一类新型卟啉敏化剂XW52和XW53，其通过四个苄氧基包裹卟啉核。由此获得的XW52效率达7.6%，开路电压（Voc）和短路电流密度（Jsc）分别为668 mV和16.63 mA cm?2。相较于XW52，在吩噻嗪给体的N原子上引入额外的2,6-二烷氧基苯基以构建XW53，旨在进一步提升抗聚集特性和溶解性，从而使Voc提高至674 mV，并获得更高的7.9%效率。当与PT-C6共敏化时，Voc和Jsc协同提升至727 mV和18.67 mA cm?2，最终XW53 + PT-C6共敏化体系成功实现了9.6%的高效率。这些结果为通过在中位苯基上引入多重苄氧基来设计高效卟啉染料提供了有效的新策略。
关键词： 共敏化、卟啉、染料聚集、染料敏化太阳能电池、包裹结构
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于染料敏化太阳能电池的π-扩展顺式构型非对称方酸菁染料：全色响应
摘要： 光吸收敏化剂是第三代光伏技术（如染料敏化太阳能电池DSSC）的核心。尽管无金属有机染料具有较大的消光系数，但其光捕获效率受限于太阳光谱中可见光或近红外区域较窄的吸收范围。虽然有机敏化剂在半导体金属氧化物表面形成单分子层会导致染料间相互作用从而拓宽吸收范围，但研究发现聚集态对光电转换过程的贡献较差。本研究通过调控空间位阻和电子效应，设计出远红光活性π共轭顺式非对称方酸菁染料——以羧酸和环丙烷羧酸为锚定基团，实现了可控聚集与全光谱吸收。sp3-C（平面外）和N-烷基（平面内）基团对调控染料在TiO?电极上的组装起关键作用，顺式方酸菁单元不仅增强可见光跃迁，还能拓展近红外区共轭范围；入射光子-电流转换效率(IPCE)谱图显示锚定基团对全光谱响应的重要性。其中PSQ10染料展现出850 nm起始波长的光能-电能转换性能，器件参数达到7.0%（开路电压Voc=0.581 V，短路电流密度Jsc=17.06 mA/cm2，填充因子FF=70%）。
关键词： 顺式方酸菁染料、全色响应、染料敏化太阳能电池、扩展的远红光吸收、染料聚集
更新于2025-09-12 10:27:22