太阳能到电能或化学能的转换在过去的几十年里引起了人们的极大关注。目前，晶硅太阳能电池具有高达25%的功率转换效率(PCE)，占据了全球90%的商用太阳能电池市场份额。然而，制造硅基太阳能电池的材料和能源成本以及较长的能源回收时间促使研究人员开发新型光伏技术。染料敏化太阳能电池（DSSCs）是由Grätzel于1991年发明的新一代光伏技术。与硅基太阳能电池相比，DSSCs具有制造工艺可行、生产成本低、环境友好、色彩鲜艳、暗光下效率高、柔韧性强等优点。

近日，台湾国立中兴大学Chen-Yu Yeh，台湾清华大学Tzu-Chien Wei报道了设计并合成了新型双栅栏卟啉敏化剂bJS1-bJS3及其单栅类似物mJS1-mJS3。

文章要点

1）研究人员在供体-π-受体主链上引入乙炔和芳香族单元，成功地实现了bJS和mJS敏化剂的扩展共轭，减小了HOMO−LUMO能隙，提高了敏化剂的捕光能力。分子中引入了更多的芳香族基团，增强了增敏剂分子间的π-π相互作用，导致mJS型DSSCs的J_sc和η值较差(2.33%−6.69%)。相反，在相似条件下，bJS型DSSCs的光伏性能显著提高（η=8.03%−10.69%）。

2）光伏参数和交流阻抗谱表明，bJS染料双栅栏结构的主要优点是抑制了染料的聚集和电荷复合，从而显著改善了J_sc。实验结果表明，在相同条件下，bJS2和bJS3的η分别为10.69%和10.42%，优于基准染料YD2-o-C8（η=9.83%）。

研究工作展示了一种新颖而有效的分子工程策略来改善卟啉染料的电池性能。

Ching-Chin Chen, et al, Double Fence Porphyrins that are Compatible with Co^II/III Electrolyte for High Efficiency Dye-Sensitized Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202013964

https://doi.org/10.1002/anie.202013964