卟啉化合物的分子具有较宽的吸收光谱,适合作为吸收光的"天线"分子模拟光合作用,实现光致电荷分离、固碳和光解水等。太阳能的光电转化一直是清洁能源研究的主要方向之一。
目前应用最广泛的太阳能电池是硅系太阳能电池,但其制备困难、生产工艺复杂、效率提高潜力有限。此外,光腐蚀作用也限制了硅太阳能电池的发展。其他无机半导体虽然具有较高的光热稳定性,但吸收可见光的能力很弱。
1991年,瑞士洛桑联邦理工学院的Graetzel教授首次报道了染料敏化太阳能电池(DSSC)。染料敏化太阳能电池利用有机染料敏化宽带半导体TiO2,使光谱响应延伸到可见光区。它的构造简单,价格相对低廉,具有潜在的高光电转换效率,有可能取代传统硅系太阳能电池。
染料敏化太阳能电池的结构类似于树叶,光吸收和电荷分离传输由不同物质完成。光吸收靠吸附在纳米半导体表面的染料,半导体起电荷分离和传输载体的作用。
卟啉化合物在各种染料太阳能电池中都可应用,特别是间位四(对羧基苯基)卟啉(TCPP)及其金属配合物(M-TCPP)具有较长的激发态寿命和适合的能级,是理想的DSSCs染料候选化合物。