由于制造成本低、结构多样性以及可调的分子敏化剂能够控制光吸收和电荷转移过程，染料敏化太阳能电池（DSSCs）已成为第三代光伏器件中具有前景的一类[[1], [2], [3], [4]]。自O’Regan和Gr?tzel的开创性工作以来，通过分子工程对敏化剂进行改进，以优化光捕获、电子注入到TiO?导带以及抑制界面复合[[5], [6], [7]]，已经取得了显著进展。在此背景下，染料的分子结构及其在半导体界面上的排列方式对界面电荷转移和整体光伏性能有着至关重要的影响。在有机敏化剂中，squaraine染料因其供体-受体-供体（D–A–D）电子结构、狭窄的光学带隙以及极高的摩尔消光系数（>10? M?1 cm?1）[[8], [9], [10], [11], [12]]而受到广泛关注。这些特性使得squaraine染料能够在远红光和近红外（NIR）区域实现强吸收，从而扩展了DSSCs的光谱响应范围。高度共轭的squaric核心进一步促进了强分子内电荷转移（ICT）跃迁，有助于高效地将电子注入TiO?。尽管具有这些优势，但由于π–π相互作用，squaraine染料在半导体表面上容易发生分子聚集，尤其是在高表面覆盖率的情况下[[13], [14], [15], [16]]。H型共面聚集会导致吸收蓝移并加速非辐射衰减，从而降低电子注入效率并限制光电流的产生[[17], [18], [19]]。传统的抑制聚集策略包括引入空间较大的取代基、加入长烷基链以增加分子间间距，以及使用共吸附剂如chenodeoxycholic acid（CDCA）来破坏染料间的相互作用[[20], [21], [22]]。然而，这些方法往往在抑制聚集和染料负载之间产生权衡，并且无法精确控制分子间的堆积几何结构。
最近的研究表明，聚集本身并不一定是有害的；其影响取决于发色团的空间排列以及由此产生的激子耦合[[23], [24], [25], [26]]。特别是J型聚集，由于过渡偶极子的头对尾排列，可以产生吸收峰的红移，并将光谱响应扩展到近红外区域。当适当设计时，这种聚集可以增强光捕获效率并促进激子离域，而不会影响电子注入[[27], [28], [29]]。锚定基团的拓扑结构作为一种有前景但尚未充分探索的方法，可用于控制半导体界面上的聚集几何结构。多个锚定基团可以定义在TiO?上的吸附几何结构，影响分子间堆积、表面偶极子和电子耦合。这种结构控制可以将聚集引导为有益的J型配置，同时加强与半导体的电子通信[[30,31]]。目前敏化剂的结构设计概念如图1所示。在吲哚供体单元上引入分支烷基取代基以调节分子间的空间相互作用（图1a），而顺式构型的squaryl核心则建立了负责强分子内电荷转移跃迁的供体-受体-供体结构（图1b）。在TiO?上的锚定配置（图1c）预计可以调节染料在半导体界面上的取向和分子间堆积，从而影响聚集行为和激子耦合。
在这项工作中，我们研究了锚定基团的多重性对顺式构型不对称squaraine敏化剂的聚集行为和光伏性能的影响。设计了两种染料：单锚定的SQP1和双锚定的SQP2，以便系统地评估锚定拓扑结构如何控制界面分子排列。光谱分析显示SQP1形成单体和H型聚集体的混合物，而SQP2则促进了明显的J型聚集，并使吸收峰向近红外区域红移。电化学阻抗谱（EIS）表明，双锚定增强了复合抵抗并延长了电子寿命。与传统的抑制聚集策略不同，这项研究表明，聚集可以被结构工程化为具有电学效益的形式。通过在顺式squaraine框架中引入双锚定，可以精确控制界面吸附几何结构，引导分子间堆积为有益的J型聚集。结合光谱学、电化学分析和DFT计算，本研究建立了分子结构、聚集几何结构和器件性能之间的明确联系。这些发现为优化DSSCs中的近红外光捕获提供了一种新的分子策略——锚定拓扑工程。
