以氢化二噻吩并苉并咔唑为核心构建的窄带系有机染料及其太阳电池

中国科学院长春应用化学研究所王鹏研究员及该课题组姚朝阳同学通过两次钯催化的C-H键活化和分子内Friedel-Crafts环化反应构建了具有十环稠环芳烃化合物的刚性骨架DTPC（图1中红色部分），同时结合新型电子受体苯并噻二唑-三键-苯甲酸合成了结构新颖的近红外有机染料分子C281（图1所示）。

图1：有机染料分子C281的化学结构。红色部分为给体单元的刚性电子骨架DTPC。

张敏副研究员利用密度泛函理论（DFT）揭示了该类有机染料的前线轨道与其给体和受体单元之间的内在联系，阐明了给受有机染料HOMO和LUMO能级分别遗传自给体单元的HOMO能级和受体单元的LUMO能级。这为以后给受体有机染料的设计提供了思路。

结合常用的钴-联吡啶电解质，以C281为染色剂制备的有机染料敏化太阳电池在无其他染料共敏化的情况下获得了13.0% 的光电转换效率。这是目前有机染料取得的世界最高效率。该课题组对于该类新型稠环芳烃化合物的成功探索激励了该领域对于其他创新电子给体的研究。

这一研究成果发表于《Energy & Environmental Science》上。

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/EE/C5EE02822A