环糊精功能层协同敏化染料太阳能电池的制备与表征：基于螺吡喃衍生物向SQ2染料能量转移的光电转换调控

本研究针对染料敏化太阳能电池(DSSCs)中SQ2染料易聚集、光电转换效率(η)难以动态调控的问题，创新性地引入环糊精(CDs)功能层和光致变色分子SPNO2 ，通过F?rster共振能量转移(FRET)机制实现η从1.2%提升至1.5%，并首次证实γ-CD通过抑制SQ2聚集最优化的效果。该工作为开发可光调控的高性能DSSCs提供了新策略。

　　

在追求清洁能源的时代，染料敏化太阳能电池(DSSCs)因其制备成本低、可柔性化等优势备受关注。然而，传统DSSCs面临两大瓶颈：一是常用敏化染料SQ2易发生分子聚集导致效率下降，二是无法实现光电性能的动态调控。日本福井工业大学的研究团队独辟蹊径，将环糊精(CDs)的分子包裹特性与光致变色分子SPNO₂
的光响应特性相结合，在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表了突破性研究成果。

研究采用三步策略：首先通过旋涂法在TiO₂
电极上构建CDs(α-CD/β-CD/γ-CD)功能层；接着共敏化SQ2染料和SPNO₂
分子；最后通过紫外-可见光交替照射激活光致变色效应。关键创新在于利用γ-CD的1.43 nm空腔有效抑制SQ2聚集，同时建立SPNO₂
→SQ2的FRET通道。

【实验结果】

1. 光电性能提升：γ-CD使η从1.2%提升至1.5%，优于α-CD(1.3%)和β-CD(1.4%)，电化学阻抗谱证实CDs降低电荷转移阻力。
2. 动态光调控：UV照射时电极颜色由蓝变紫，η增加12%；可见光照射时由紫变绿，η降低9%，实现首个CDs增强型光响应DSSC。
3. FRET机制验证：通过荧光寿命测试计算出β-CD组的FRET效率达68%，证实能量转移而非直接电子注入是效率提升主因。

这项研究开创性地将超分子化学与光致变色技术融合，不仅解决了DSSCs的聚集淬灭难题，更实现了光电转换效率的可逆光调控。特别是发现γ-CD的空腔尺寸与SQ2分子最匹配，为后续分子设计提供了精确参数。该成果为开发智能光伏器件、建筑一体化光伏窗等应用奠定了理论基础，被审稿人评价为"超分子光化学在新能源领域的典范应用"。