|
太陽能開發(fā)利用是解決能源問題的有效手段，其中染料敏化太陽電池具有制作工藝簡單和光電轉換效率較高等優(yōu)點。近期，我?；瘜W學院解永樹教授和朱為宏教授開展合作研究，在有機敏化染料創(chuàng)新設計及共敏化方向取得重要成果。
作為傳統(tǒng)有機染料，卟啉因其高摩爾吸收系數和突出光電性能而引起了廣泛關注，但其在近紅外和 500 nm 附近區(qū)域存在明顯的吸收缺陷。針對該瓶頸，通過對卟啉分子 (ZnP) 給體、受體、橋基及取代基的系統(tǒng)優(yōu)化，可有效增強其近紅外吸收并克服聚集效應，提高光電流和光電壓；進一步與純有機染料 WS-5 等共敏化，最終實現 11.5% 的光電轉換效率，取得基于碘電解質的非釕染料敏化電池的最高光電轉換效率。該成果為傳統(tǒng)碘電解質條件下提高電池效率提供了有效途徑。該論文近期發(fā)表于《美國化學會志》(JACS, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b09665)。
另一方面，染料分子的 HOMO–LUMO 能級必須有效匹配，以保證高效電子注入和染料再生。但目前大多純有機染料過高的 LUMO 能級造成能量的 “浪費”。針對該問題，在傳統(tǒng)染料分子基礎上，突破性地定向調控LUMO能級，非常有效地確保染料光捕獲波長、能級匹配、電子注入平衡，為發(fā)展D–A–π–A 模型染料提供了源頭創(chuàng)新思路，該結果發(fā)表于英國皇家化學會《化學科學》 （Chemical Science, http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/sc/c5sc02778k#divAbstract)。
上述研究實驗工作主要由博士生湯云瑜、王躍強、朱海波、碩士生劉京川，以及青年教師武文俊副教授完成。
近年來，朱為宏教授課題組在有機染料分子設計、功能與穩(wěn)定性強化領域取得了一系列突出成果，發(fā)表了多篇高水平論文 (Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 7275; JACS, 2015, 137, 8490; JACS, 2014, 136, 3579; Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 4603; Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 2090; Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 417)。
解永樹教授課題組近年來在新型卟啉及異卟啉分子設計、合成與功能化研究領域也取得了一系列重要成果 (Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 10955; Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 14069; JACS, 2013, 135, 19119; Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 1101)。
上述系列研究成果得到了田禾院士領銜的 國家“973”研究計劃、國家自然基金委創(chuàng)新研究群體基金、國家自然科學杰出青年基金、國家自然科學基金重大研究計劃、面上項目以及上海市東方學者特聘教授項目的資助。
|