染料敏化太阳能电池 (DSSCs)是一种具有良好应用前景的光电转换技术。作为自然界光合作用中心的核心组分，卟啉具有很高的摩尔消光系数和易于修饰的结构，可用于太阳能的捕获，是一类重要的DSSC敏化染料。近年来，我校化学与分子工程学院、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心解永树教授课题组在该领域进行了系统研究，取得了系列重要进展。应国际能源环境领域知名期刊Energy & Environmental Science邀请，近期发表题为“Molecular engineering strategies for fabricating efficient porphyrin-based dye-sensitized solar cells”的综述文章。

       为了提升光捕获能力，并促进光生电子的转移，通常将卟啉染料设计成D-π-A型 (电子给体-π桥-电子受体)推拉电子结构，吸附于二氧化钛薄膜，构筑DSSCs。前期研究中，解永树教授研究团队通过系统优化电子给体及额外电子受体单元，从拓展p共轭结构和增强分子内电荷转移 (ICT)效应两方面着手，拓展吸收光谱。在此基础上，研究人员进一步运用小分子共敏化剂弥补卟啉染料吸收缺陷，显著提升电流。同时，引入多条烷基链，抑制染料聚集和电荷复合，有效提升电压。通过这些策略的综合运用，实现电池短路电流和开路电压的协同提升，实现了当时非钌染料碘电解质电池的最高光电转换效率11.5% (Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 10779;J. Am. Chem. Soc.,2015,137, 14055)。
       为进一步提升光电性能，在传统开链围阻型卟啉结构基础上，研究人员创新性地设计合成出独特的“闭环屏缚”型卟啉结构，在卟啉环周围引入环型碳链，更加有效地抑制了染料分子间的聚集作用，同时提升染料吸附量，从而同时实现了电池开路电压、短路电流和光电转换效率的提升 (Chem. Sci., 2019, 10, 2186; J. Mater. Chem. A, 2019,7, 20854)。
        在发展新型“闭环屏缚”型卟啉基础上，为进一步解决两种染料共敏化时染料吸附比例和分布难以控制等问题，创新性地将卟啉与其吸收互补的纯有机染料通过柔性碳链共价连接，发展了一类全新的“协同伴侣”染料。该系列染料实现了从350nm到700nm的全光谱吸收，并且两种结构单元能够以精准的1:1比例均匀、致密地吸附于TiO2薄膜，有利于提升太阳能吸收与光电子收集效率，最终实现基于碘电解质DSSCs的最高光电转换效率12.4%。该类“协同伴侣”染料还具有对桥连基团长度依赖性低、器件制备简单、可控性好、稳定性高等优势，从而为发展高效染料敏化电池提供了全新思路 (J. Am. Chem. Soc., 2020, 142,5154)。
       基于上述系列研究成果，解永树教授课题组近期应邀在Energy & Environmental Science上发表综述，全面介绍了卟啉类染料分子结构的系统优化、共吸附、共敏化及“协同伴侣”染料等最新研究进展，并对该领域有待进一步改进的问题、发展方向和发展前景进行了展望。
该综述是由博士生曾凯雯在解永树教授指导下完成。论文撰写过程还得到了田禾院士的悉心指导和朱为宏教授的大力支持，并受到国家自然科学基金、上海科技重大专项、上海科技国际合作等项目的支持。
       原文链接：https://doi.org/10.1039/C9EE04200H。

金属离子模板与杂原子调控的新型错位扩展异卟啉合成与性能研究
批准号        21971063       
学科分类        功能有机分子的设计与合成 ( B010307 )
项目负责人        解永树       
依托单位        华东理工大学
资助金额        66.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

应兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室、化学化工学院邀请，华东理工大学解永树教授来我校进行交流并做学术报告，欢迎感兴趣的师生参加。
报 告 人：解永树 教授
报告题目：新型卟啉与异卟啉的设计、合成、性能与应用研究
报告时间：2019年7月26日（星期五）上午10:00
报告地点：第二化学楼101学术报告厅
报告人简介
    解永树，博士，教授、博导。1998年于浙江大学化学系获博士学位。同年在中国科学技术大学化学系从事博士后研究，2000年7月留校任副教授。2003年至2007年，先后赴台湾大学、日本九州大学、日本国立材料研究所访问研究。2007年8月回国，被聘为华东理工大学化学与分子工程学院教授。
    目前研究方向主要为精细有机合成与新型卟啉研究。迄今已在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev. 等国际著名学术刊物上发表 SCI 论文 180 余篇，获授权美国发明专利 2 项。相关研究工作两次被 Angew. Chem. Int. Ed.“Highlight 专题”报道，最近两年连续入选 RSC 全球前 1% 高被引中国作者。2014年至今，任中国化学会卟啉与酞菁专业委员会副主任。先后入选上海市浦江人才计划（2008）、教育部新世纪优秀人才计划（2011）、上海市东方学者特聘教授（2011）及其跟踪计划等人才项目。