近日，美国化学会志(J. Am. Chem. Soc.)发表了我校花建丽教授课题组和洛桑联邦理工大学Grätzel教授课题组合作的研究成果《Influence of the Donor Size in D−π–A Organic Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells》，将单一染料敏化的纯有机染料敏化太阳能电池光电转换效率刷新至10.65% (J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (15): 5722–5730. DOI: 10.1021/ja500280r)。

        染料敏化太阳能电池是通过光敏化剂吸收太阳光子将太阳能转换成电能的一种新型光伏器件，是太阳能利用最为实用的方式之一。相对于价格高的钌染料和合成难度较高的卟啉类染料，纯有机染料具有较高的摩尔消光系数、结构的易设计性、光电性能的可调性及低成本等优点，但其染料敏化太阳能电池的器件效率略低。该研究将两种不同的吲哚啉大给体引入到喹喔啉类的D-π-A型纯有机染料，并应用于染料敏化太阳能电池，经过对电解质和对电极的优化，最终得到以采用钴电解质和石墨烯金电极所制备出来的染料敏化太阳能电池达到最高效率。文章进一步使用电化学阻抗谱，瞬态吸收光谱以及激光闪光光解等技术来进行器件机理的理论研究，发现在钴电解质体系中采用大给体结构可以有效地抑制钴配合物和二氧化钛表面的电子快速复合，提高电子寿命，大大提高了开路电压，同时通过使用沉积了石墨烯的金对电极来取代传统的铂电极，大大降低了对电极与电解质之间的界面电阻，提高了填充因子，从而提高了整体的光电转换效率。

        花建丽教授为我校“结构可控先进功能材料及其制备”教育部重点实验室研究团队的学科带头人之一，长期致力于有机染料敏化太阳能电池的研究。今年已在Chem. Sci. (2014, 5, 206–214), J. Phys. Chem. C (DOI: 10.1021/jp501173b), J. Mater. Chem. C (DOI: 10.1039/C4TC00169A) 等杂志上发表相关工作。

        该工作由在读博士生杨家保完成并受到Shaik M. Zakeeruddin的帮助。该研究得到了田禾院士领衔的“973”研究计划、国家自然科学基金重大研究计划和面上项目的资助。