卟啉是一类有四个吡咯环和4个次甲基互相连接的芳香性大环化合物，卟啉中心N原子上的H 被金属离子取代形成相应的金属卟啉配合物。自然界中有大量天然卟啉存在并担任重要角色，如含有二氢卟吩与镁配位结构的叶绿素，吸收太阳光光子通过一系列复杂的电荷转移过程将太阳能转化为化学能；以及与铁配位的血红素，在肺组织充分地与氧结合，在体内其他部分则释放所携带的氧分子。卟啉具有大的π共轭平面，分子间强的π-π作用使得卟啉具有优异的结晶性，因此有利于其在有机场效应晶体管中的电荷传输。此外，卟啉在可见光的蓝光区（Soret带）和红光区域（Q带）有非常强的吸收，这些优异性质使卟啉在光伏器件中得到广泛应用。本研究小组首先合成中位烷基链取代的卟啉中心，合理利用电子推-拉效应构建近红外吸收卟啉小分子给体材料，在本体异质结型有机太阳能电池中取得9%以上的光电转换效率。同时设计合成了中位苝酰亚胺通过苯基键联的卟啉类受体材料，并与高分子给体材料PBT7-Th共混制备本体异质结型有机太阳能电池，获得9.6%的光电转化效率。另外，中位三苯胺基取代的卟啉具有良好的空穴传输性能，其可以取代传统的Spiro-型有机分子空穴传输材料应用于最有希望商业化的钙钛矿太阳能电池，可以得到17.78%的效率。因此，卟啉分子无论在染料敏化、本体异质结还是钙钛矿太阳能电池中都有着非常广阔的前景。
学术讲座（八十二）：卟啉小分子在太阳能电池中的应用
