能源周报：Science、Nat. Energy、Nat. Mater.、JACS、Angew、AM等大合集！

温馨提示：本推文包含26篇文献，预计阅读时间约26min，大家挑感兴趣的关注。p.s.文末会附有过去三周周报链接。

1. Nat. Mater.：金属氟化物作为锂离子电池阴极的再认识

金属氟化物是一种很有前途的锂离子电池正极材料，由于其在锂化过程中可能发生的重构相变而被列为储能材料。本文通过使用X射线全散射和电子衍射技术在多尺度范围测量FeF₃的结构，结合密度泛函理论计算来挑战这一观点，并回顾检测了以前对FeF₂和CuF₂的实验研究。金属氟化物的锂化作用由扩散控制的置换机制所控制，并且在金属氟化物F−子晶格和LiF子晶格之间建立了清晰的拓扑关系。FeF₃的初始锂化在颗粒表面形成FeF₂，以及阳离子有序和堆积无序相a-LixFeyF₃，该相在结构上与α-/β-LiMn²⁺Fe³⁺F₆相关，并且在形成LiF和Fe之前在拓扑上转变为B-和C-LixFeyF₃。FeF₂和CuF₂的锂化导致FeF₂/CuF₂和LiF之间的缓冲相。由此产生的原理将有助于今后更广泛的同构金属氟化物的发展。

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https://doi.org/10.1038/s41563-020-00893-1

2. Nat. Energy：商用电动汽车用的热调制磷酸铁锂电池

对能量密度的追求促使电动汽车（EV）电池从早期使用磷酸铁锂（LFP）阴极发展到日益富含镍的三元层状氧化物；然而，LFP电池由于其无与伦比的安全性，以及其低成本和无钴的性质，不可能放弃。在这里，本文展示了一个热调制LFP电池以提供足够的续航，在所有气候下每次充电可延长10分钟，基本上保证电动汽车续航范围的安全焦虑。这种热调制LFP电池设计在任何环境条件下都能以60°C左右的工作温度下工作，有望成为大众市场电动汽车的完善动力系统。此外，本文还发现，高温下有限的工作时间为使用低表面积石墨提供了机会，从而有望将电动汽车的寿命延长到200万英里以上。 

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https://doi.org/10.1038/s41560-020-00757-7

3. J. Am. Chem. Soc.：原位核磁共振和电子顺磁共振耦合研究揭示了氧化还原液流电池的电子转移速率和电解质分解

本文报道了氧化还原液流电池的原位（在线）EPR和耦合EPR/NMR方法，并将其应用于研究氧化还原活性电解质2,6-二羟基蒽醌（DHAQ）。在电化学循环过程中，检测到自由基阴离子DHAQ^3–•，它是DHAQ^2–还原过程中形成的反应中间体，并对其浓度进行了定量。自由基阴离子的分数与浓度有关，分数随着DHAQ总浓度的增加而减少，本文用竞争二聚体形成机制来解释。结合EPR和NMR这两种技术，可以确定DHAQ^3-和DHAQ^4-阴离子之间电子转移的速率常数。利用核磁共振波谱定量分析了DHAQ在“高压”保持过程中的浓度变化，并将其与电池容量衰减进行了定量关联。分解产物，2,6-二羟基蒽酮和2,6-二羟基蒽醇，在这个过程中被鉴定出来；它们在0.7 V下经历了随后的不可逆电化学氧化反应，因此，当在电池的标准电压窗口中工作时，它们不再参与电池随后的电化学过程。发现分解反应速率与浓度有关，浓度越高，分解反应速率越快。利用系统固有的流动特性，本工作证明了氧化还原液流电池多模态原位（在线）表征的可能性，该表征技术适用于一系列电化学流动系统。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c10650

4. J. Am. Chem. Soc.：可见光下光电池用半导体金属有机聚合物纳米片

锂氧电池被认为是终极的储能技术，因为它们可以在一个经济高效且简单的平台上储存大量电能。到目前为止，在放电和充电过程中，Li₂O₂形成和氧化的巨大过电位限制了这项技术的科学研究。在这里，本文考虑了催化干预在阴极反应可逆性中的作用，发现由钴-四氨基苯醌（Co-TABQ）组成的半导体金属-有机聚合物纳米片具有促进可见光下阴极反应动力学的双功能催化剂的功能。放电时，O₂首先吸附在Co-TABQ的Co原子上，并在π_2p*轨道上接受Co原子d_z²和d_xz轨道的电子，这有利于还原成LiO₂。进一步显示LiO₂经历第二次还原为Li₂O₂的放电产物。在反向电荷中，Co的d_z²轨道上产生的空穴在外加电压的作用下被激活，使Li₂O₂快速分解为O₂和Li⁺。在光照条件下，锂氧电池的放电和充电电压分别为3.12和3.32V，往返效率为94.0%。本文的研究结果表明，Co-TABQ纳米片中金属离子与配体的轨道相互作用决定了锂氧电池的光捕获和氧电催化。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c11400

5. Angew. Chem. Int. Ed.：锂离子的形成/分解平衡及其对锂离子电池阳极失效的贡献

发现锂电池负极失效的根本原因是锂金属电池应用的关键一步。在这项工作中，本文在一个新的在线气体分析质谱（MS）系统中进行了氧化氘（D₂O）滴定实验，以测定从实际LiCoO₂/Li LMB中拆卸的循环锂阳极中金属锂和氢化锂（LiH）的含量。实际电池由超薄锂阳极（50μm）、高负载LiCoO₂（17 mg cm^-2，2.805 mAh cm^-2）和不同配方的电解质组成。本文的结果表明，LiH的积累量与实际LMBs的可循环性呈负相关。更重要的是，本文揭示了一个温度敏感的平衡（Li+1/2H₂⇌LiH）控制LiH在Li阳极上的形成和分解过程。本研究所提供的不寻常的理解将为实现有效的锂保护和“圣杯”LMB的最终应用作出更深入的努力。

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https://doi.org/10.1002/anie.202013812

6. Adv. Mater.：无机导电阴极在高能有机电池中的应用前景

有机电极材料（OEMs）的电化学利用高度依赖于过量的活性炭，而牺牲了低的堆积密度和能量密度。在这项工作中，用导电无机阴极（ECIC）材料代替活性炭是一项挑战，这种材料具有高的电子导电性，可以为整个电极的氧化还原反应输送电子，具有高的离子储存能力，可以作为二次活性材料，以及与原始设备制造商的强亲和力，以抑制其溶解。将具有代表性的ECIC（TiS₂和Mo₆S₈）与有机电极材料（苝-3,4,9,10-四羧酸二酐（PTCDA）和六氮杂三萘（HATN））结合，同时实现高容量、低孔隙率、贫电解质和高能量密度。153 Wh kg⁻¹和200 Wh L⁻¹的高重量和体积能量密度在30 mA h水平Li/PTCDA-TiS₂电池中具有优异的循环稳定性。有机-ECIC电极的概念验证也在一价钠、二价镁和三价铝电池中得到了成功证明，表明了它们的可行性和普遍性。随着越来越多的ECIC材料和原始设备制造商的发现，预计提出的有机-ECIC系统可以在电池水平上产生进一步的改进，与过渡金属锂离子电池竞争。

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https://doi.org/10.1002/adma.202005781

7. Adv. Mater.：一种空气稳定且锂金属相容的玻璃陶瓷电解质，可实现高性能全固态锂金属电池

与传统的液体电解质锂离子电池相比，全固态锂金属电池（ASSLMB）具有最大的能量密度和更高的安全性，因此其发展受到了广泛关注。然而，制备一种同时具有高离子电导率、良好的空气稳定性和良好的锂-金属相容性的理想固体电解质（SSE）具有很大的挑战性。本文合成了一种新的微晶玻璃Li_3.2P_0.8Sn_0.2S₄（gc-Li_3.2P_0.8Sn_0.2S₄）SSE，以满足上述要求，实现了室温（RT）下的高性能ASSLMB。与传统的Li₃PS₄微晶玻璃相比，非晶态含量为12%的gc-Li_3.2P_0.8Sn_0.2S₄-SSE具有更大的晶胞和更高的Li⁺离子浓度，经过简单的冷烧结工艺后，离子电导率提高了6.2倍（室温下为1.21×10⁻³ S cm⁻¹）。gc-Li_3.2P_0.8Sn_0.2S₄-SSE中的（P/Sn）S4四面体在5%湿度的空气中表现出很强的抗H₂O反应能力，表现出良好的空气稳定性。此外gc-Li_3.2P_0.8Sn_0.2S₄-SSE在Li/SSE界面上触发了Li-Sn合金的形成，作为稳定界面和在对称电池和全电池中提供良好电化学性能的必要成分。这种gc-Li_3.2P_0.8Sn_0.2S₄超电子导体的发现丰富了先进超导体的选择，加速了超低倍频带的商业化。

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https://doi.org/10.1002/adma.202006577

8. Adv. Mater.：钾离子电池用高容量微型锑阳极的电解质介导稳定化

合金阳极在钾离子电池中具有很高的容量，但其容量衰减严重阻碍了其实际应用。传统的失效机制是由于大的体积变化和/或其脆弱的固体电解质界面。本文报道了锑（Sb）合金化阳极，即使是块状，也可以通过电解液工程很容易地稳定下来。在电流密度分别为100和3000 mA g^–1时，Sb阳极提供了628和305 mAh g^–1的极高容量，并在200多个循环中保持稳定。有趣的是，没有必要进行纳米结构工程和/或碳改性来实现这种优异的性能。结果表明，电解质组成（即阴离子、溶剂和浓度）对K+溶剂化结构的影响是实现这一优异性能的主要原因。在此基础上，提出了基于K~+溶剂负离子络合物行为的界面模型。K+溶剂-阴离子络合物的电负性可通过改变溶剂类型和阴离子种类来调节，用于预测和控制电极稳定性。研究结果揭示了合金阳极的失效机理，为利用合金阳极稳定金属离子电池的电解液设计提供了新的指导。

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https://doi.org/10.1002/adma.202005993

9. Adv. Mater.：镁蓄电池长寿命尖晶石氧化物正极材料的结构设计

金属阳极二次电池的发展是一个具有挑战性的课题。特别是金属镁在充电过程中不形成枝晶，是一种很有发展前途的镁电池。然而，在氧化物阴极材料的情况下，插入的镁倾向于在母相中形成类似MgO的岩盐团簇，甚至具有另一种结构，这导致循环性差。本文提出了高性能阴极材料的设计概念，其基础是：i）选择一种元素使岩盐型结构失稳；ii）利用缺陷尖晶石型结构避免尖晶石与岩盐的反应，并确保镁离子的迁移路径。这项理论和实验工作证实，缺陷尖晶石型ZnMnO₃符合上述标准，并且在高电位（≈2.5 V vs Mg²⁺/Mg）和容量（≈100 mAh g⁻¹）的Mg插入/提取时表现出超过100次循环的优异循环性能。因此，本研究将为各种多价可充电池正极材料的设计提供参考。

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https://doi.org/10.1002/adma.202007539

10. Adv. Funct. Mater.：具有高性能Li–S全电池的亲锂/硫多功能集成配置的合理设计

高能量密度锂硫电池被认为是下一代储能系统之一，但锂金属负极中不受控制的锂枝晶生长以及硫阴极中多硫化物的穿梭严重阻碍了锂硫电池的商业化发展。在本文中，由生物衍生的N掺杂多孔碳纤维束（N-PCF）与Co和NbC纳米粒子组成的导电复合体系结构被用作多功能集成主体，同时解决了锂电池中锂负极和硫正极的挑战。Co和NbC纳米粒子的注入使N‐PCFs基质具有石墨化程度，电导率，分层孔隙率和表面极化作用协同增强。理论计算和实验结果表明，具有特定的亲硫特性的NbC可通过实现均匀的锂沉积并抑制锂枝晶生长并发挥催化作用以促进多硫化物转化以及快速的Li₂S成核来同步调节Li和S电化学。因此，在硫载量超过3.0 mg cm^-2的情况下，组装好的Li–S全电池在硫载量超过3 mg cm^-2时，也表现出极高的倍率性能（在5 C时为704 mAh g^-1）和循环寿命（500次循环后≈82.3％的容量保持率）即使在较高的硫负载6.7 mg cm^-2的情况下也具有高可逆面积容量（> 6.0 mAh cm^-2）。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202006033

11. Adv. Funct. Mater.：适用于长寿命锂硫电池的大规模合成磺化石墨烯@硫纳米笼的无模板自发合成纳米化学

大体积变化，穿梭效应和差的电导率是众所周知的硫电极的关键问题，阻碍了锂硫电池的实际应用。具有导电外壳的活性材料设计提供了有效的解决方案。由于生产率低和耗时/耗能的基于模板的方法，长期以来，传统策略在实际应用中一直受到限制。在此，报道了一种简便的，无模板的自组装纳米技术，可用于具有原子级外壳的石墨烯@硫纳米笼的可扩展制造。为此，首次开发了基于还原性硫溶液和氧化性磺化石墨烯分散体的新的硫石墨烯纳米化学。仅通过机械混合，就可以成功地原位合成硫颗粒，并将其封装到反应诱导的自组装磺化石墨烯纳米笼中。这些独特的纳米笼不仅可以容纳活性物质中的大体积变化，而且由于物理阻断和强大的化学吸收的协同作用，还具有强大的聚硫化物捕获能力。结果，所得的硫正极提供了优异的电化学性能，并且在超过2000个循环中，在0.5 C下，每循环显示0.019％的极慢的容量衰减。这项研究引入了一种新的自组装式纳米化学技术，用于可扩展功能纳米笼的合成，其重要应用超出了锂硫电池。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202008652

12. Mater. Today: 几个晶胞单元厚的平面ZnO中的最大压电性——一种基于液态金属的合成方法

由非层状晶体合成具有受控亚纳米厚度的二维（2D）纳米材料既面临着巨大的挑战，也带来了巨大的机遇。然而，机械剥离技术和物理/湿化学沉积工艺在适用于非层状结构方面是不利的。在这里，我们利用一种简单的自限性方法在金属熔体/空气界面处制备了大片的二维氧化锌（ZnO）。这些超薄片表现出高度结晶的六边形结构。发现特定的ZnO六边形片厚度及其与基材的相互作用对d₃₃具有关键影响。这种不寻常的结构导致异常高的平面外延压电性，d₃₃在纤锌矿晶体中有5个Zn-O层，在2.5个单位晶格厚度下产生80±0.8pm / V的巨大值。该平面外延压电值大约是块状ZnO的8倍。进行了理论研究，以阐明厚度的影响以及基材在层偏振方面的作用。衬底和超薄膜的厚度的协同作用所提供的巨大压电性的存在为其他潜在的压电材料提供了探索的机会。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702120304235?via%3Dihub

13. Adv. Energ. Mater.：四磷酸锰（MnP₄）作为锂离子和钠离子电池的高容量负极

通过高能机械研磨（HEMM）合成富含磷的6-MnP₄纳米颗粒，并研究其作为锂离子电池（LIBs）和钠离子电池（SIBs）负极的电化学性能，着眼于电化学活性和反应机理。具有三斜结构（P-1）的6-MnP₄纳米粒子已通过HEMM成功合成，并且由5至20 nm大小的微晶组成。在锂化过程中，MnP₄相进行顺序合金化（MnP₄ + 7 Li ⁺ + 7 e^-→Li₇MnP₄）和转化（Li₇MnP₄ + 5 Li ⁺ + 5 e^-→Mn⁰ + 4 Li₃P）反应。另一方面，MnP₄纳米颗粒在钠化过程中直接转化为Mn⁰和Na₃P，而没有形成中间的Na–Mn–P合金相。MnP₄电极显示出高的初始放电和充电容量（LIB分别为1876和1615 mAh g^-1，SIB则为1234和1028 mAh g^-1）和高初始库仑效率（LIB为86％，SIB为83％）。此外，通过形成MnP₄ /石墨烯纳米复合材料和钒取代的Mn_0.75V_0.25P₄固溶体，可以进一步提高MnP₄的长期循环能力和高倍率能力。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003609

14. Adv. Energ. Mater.：水系电池中锌金属负极宿主上亲锌位点的机制

锌金属负极（ZMA）是可充电锌基电池的关键组件。循环期间锌金属负极上形成锌枝晶会导致内部短路，从而限制了电池的长期实际使用。引入亲锌位点的策略在抑制枝晶生长方面显示出希望。但是，该机制尚不清楚。在此，报告了基于多种原位/非原位技术的亲锌位点机制的详细研究。使用碳基质作为模型系统，以氮位点为亲锌位点，并利用非原位X射线（NEXAFS）和原位拉曼光谱，表明锌离子与吡啶位点结合形成Zn-N键。Zn-N键在碳基质上诱导锌的广泛成核，并抑制锌枝晶的形成。具有亲锌性位点的宿主表现出均一的锌沉积，并具有增强的电化学性能。这一发现强调了氮亲锌部位在抑制锌枝晶形成中的作用。结果表明，锌离子和亲锌部位之间的键合是锌金属负极宿主中亲锌成核的机制。预期这些发现将对电池技术和材料科学的研究人员立即受益。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003419

15. Adv. Energ. Mater.：适用于全固态电池的新型经济高效的卤化物固体电解质：机械化学制备Fe³⁺取代的Li₂ZrCl₆

由于硫化物和氧化物固体电解质（SE）的综合优势，即机械可烧结性和出色的（电）化学稳定性，最近出现的卤化物SE（例如Li₃YCl₆）被视为可改变全固态材料电池发展的游戏规则。但是，昂贵的稀土金属的使用阻碍了它们的实际适用性。在本文中，据报道，一种新的卤化物超离子导体不含稀土金属：通过机械化学方法衍生的六方密堆积（hcp）Li₂ZrCl₆和Fe³⁺取代的Li₂ZrCl₆。常规热处理会产生立方密排的单斜晶Li₂ZrCl₆，在30°C时Li ⁺的电导率较低，为5.7×10^-6 S cm^-1。相比之下，通过球磨法可得到具有4.0×10^-4 S cm^-1的高Li ⁺电导率的hcp Li₂ZrCl₆。更重要的是，Li₂ZrCl₆被Fe³⁺取代，这是通过X射线衍射，X射线吸收光谱和拉曼光谱测量的互补分析所探测到的，可将Li_2.25Zr_0.75Fe_0.25Cl₆ 的Li⁺电导率大幅提高至≈1mS cm^-1。与使用常规的Li₆PS₅Cl相比，证明了使用Li_2+xZr_1-xFe_xCl₆时的优异的界面稳定性。此外，通过结合使用Li₂ZrCl₆和单晶LiNi_0.88Co_0.11Al_0.01O₂，可以使全固态电池具有出色的电化学性能。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003190

16. Adv. Energ. Mater.: 用于柔性电池和超级电容器的纺织复合电极：机遇与挑战

对便携式和可穿戴电子产品的不断增长的需求推动了人们对柔性锂离子电池（LIB）和超级电容器（SC）的关注。然而，赋予传统的LIB和SC良好的柔韧性和高能量密度是一项挑战，因为金属箔和刚性电极在弯曲过程中容易断裂。近年来，纺织品复合电极（TCE），涂覆在导电纺织品集电器上或在导电纺织品集电器上生长的电极已显示出在柔性，大容量/电容和长寿命纺织品电化学储能装置中的应用前景。本论文总结了与传统的金属箔支撑电极相比，纺织品复合电极的优势，并讨论了将纺织品复合电极作为可穿戴应用中的柔性锂离子电池和超级电容器集成到电化学储能装置中的问题。最后，讨论了与纺织品复合电极和电化学储能装置相关的挑战，并对可能的解决方案进行了分析。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202002838

17. Science: 纳米尺度的局部接触实现聚合物钝化的钙钛矿太阳能电池的高填充因子

当插入钙钛矿-电荷传输层界面时，聚合物钝化层可以改善钙钛矿太阳能电池的开路电压。不幸的是，许多这样的层是不良的导体，导致需要在钝化质量（电压）和串联电阻（填充系数，FF）之间进行权衡。在这里，研究者们介绍了一种纳米图案化的电子传输层，它可以通过修改钝化层的空间分布来形成通过其他钝化界面形成纳米级局域电荷传输路径的折中方案，从而提供有效的钝化和出色的电荷提取。通过将纳米图案化的电子传输层与无掺杂剂的空穴传输层相结合，我们获得了1 cm², FF为0.839的电池的21.6％认证功率转换效率，展示一个被封装的电池在受热1000小时后仍保持初始效率的91.7%。

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https://doi.org/10.1126/science.abb8687 

18. Angew. Chem. Int. Ed.：一种有机-无机杂化电解质，作为阴极中间层实现高效有机太阳能电池

研究者们以环钛氧羰基团簇为无机核心，萘基有机溴化铵盐为电解质，研制了一种合成简单、成本低的有机-无机杂化电解质。这种新型混合电解质在甲醇中具有良好的溶解度、匹配的功函数、良好的电导率和无定形薄膜形态，使其能够作为阴极中间层成功地应用于有机太阳能电池中，其功率转换效率高达17.19%。研究表明，杂化电解质是一种新型半导体材料，在有机电子学中具有广阔的应用前景。

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https://doi.org/10.1002/anie.202100755

19. Angew. Chem. Int. Ed.：金属酞菁作为无掺杂空穴传输材料的分子内电场结构及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

原始金属酞菁的低电导率和空穴迁移率极大地限制了它们作为空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池(PSCs)中的应用。在此，研究者们制备了一个由四个甲氧基乙氧基单元装饰的镍酞菁(NiPc)作为HTMs。在NiPc中，外周取代基中的两个氧原子对偶极子方向有修饰作用，而中心的Ni原子向酞菁环贡献更多的电子，从而有效地增加了分子内偶极子。计算分析表明，NiPc中提取的孔洞主要集中在分子内电场诱导的酞菁核上，并进一步通过NiPc分子间的π-π堆积空间通道转移。最后，使用NiPc作为无掺杂高温超导材料的PSCs的最佳效率达到了创纪录的21.23%(认证为21.03%)。PSCs还表现出良好的湿度、加热和光稳定性。这项工作为提高自由掺杂金属酞菁作为HTMs的PSCs的性能提供了一种新方法。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016087

20. Nat. Commun.：基于混合界面结构的灵活高效钙钛矿量子点太阳能电池

全无机CsPbI₃钙钛矿量子点由于具有比其他量子点材料的太阳能电池更高的效率以及钙钛矿所具有的各种激发特性，已在光伏应用领域获得了大量的研究兴趣。这些量子点器件在各种薄膜光电技术中也表现出良好的机械稳定性。研究者们证明了量子点薄膜比体薄膜具有更高的机械耐力，并强调了进一步研究利用纳米尺度颗粒作为优势的高性能和柔性光电器件的重要性。具体来说，我们开发了一种由CsPbI₃量子点/PCBM异质结组成的混合界面结构，实现了高效电荷转移和机械粘附的能量级联。最大的CsPbI₃量子点太阳能电池的效率为15.1%(稳定输出功率为14.61%)，是迄今为止最高的报告之一。基于这一策略，我们进一步证明了柔性量子点光伏的最高效率为12.3%。

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https://doi.org/10.1038/s41467-020-20749-1 

21. Nat. Commun.：伪双层结构使高性能有机太阳能电池具有增强的激子扩散长度

解决方案处理有机太阳能电池(OSCs)是下一代光伏技术的一个有前途的候选。溶液处理的有机太阳能电池（OSC）是下一代光伏技术的有希望的候选者。但是，OSC中本体异质结有源层的激子扩散长度短，极大地阻碍了在这些本体异质结OSC中实现的全部潜力。在本文中，研究者们报告了具有伪双层结构的高性能OSC，其具有更长的激子扩散长度，这得益于更高的薄膜结晶度。此功能确保了伪双层结构的OSC中有效激子解离和电荷传输的协同优势，与短体积异质结架构的OSC相比，由于短路电流更高，因此可以实现更高的功率转换效率（17.42％）。电路电流密度和填充系数。具有伪双层有源层的三元OSC的认证效率也达到了16.31％。我们的结果证明了伪双层体系结构可用于未来OSC应用的巨大潜力。

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https://doi.org/10.1038/s41467-020-20791-z

22. Chem：通过三维碘化铅钙钛矿表面晶格工程制备高性能钙钛矿太阳能电池

有机-无机卤化物钙钛矿薄膜的表面改性代表了一种增强钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有前途的方法。在这里，研究者们合成了 N-甲基-1,3-丙烷二碘化二铵（Me-PDAI₂），发现Me-PDA²⁺可以模板化三维“钙钛矿”结构（Me-PDA）Pb₂I₆。在标准钙钛矿(FAPbI₃)_0.85(MAPbI₂Br)_0.10(CsPbI₃)_0.05的基础上，使用Me-PDAI₂进行简单的表面处理，可以形成薄的(Me-PDA)Pb₂I₆类钙钛矿表面层，从而使表面纹理更光滑，载流子寿命更长，载流子迁移率更高，并降低表面缺陷密度。通过钙钛矿表面改性，器件效率从20.3%显著提高到22.0%，同时提高了储存和运行的稳定性。我们进一步证明了钙钛矿表面工程方法适用于各种钙钛矿组成，包括CsFAMA-、FAMA-和MA-基铅卤化钙钛矿，使钙钛矿表面工程的一个重要设计主题，以增强器件的性能和稳定性。我们进一步证明，钙钛矿表面工程方法适用于各种钙钛矿组合物，包括CsFAMA-，FAMA-和MA基卤化铅钙钛矿，这使得钙钛矿成为钙钛矿表面工程的重要设计主题，以增强设备的性能和稳定性。

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https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.12.023

23. Adv. Energ. Mater.: 将电化学卤化物氧化纳入漂移-扩散模型，以解释钙钛矿太阳能电池在长时间反向偏压下的性能损失

太阳能组件的部分遮阳可诱导该组件内的一组电池在反向偏压下工作。研究表明，金属卤化物钙钛矿太阳能电池具有多种成分和接触，在反向偏压中表现出有趣的行为，包括可逆性能损失和不可逆降解。在这篇论文中，研究者们采用了一种先进的漂移扩散方法，并结合了一个电化学术语来解释在长时间反向偏压后实验测量到的短路、开路和填充因子损失。结果表明，由于接触区附近的剧烈弯曲，孔洞可以隧道进入钙钛矿，在钙钛矿吸收体的主体内积累，并触发卤素的氧化形成中性卤素。在反向偏压下，中性卤素的密度要高得多，因为几乎没有任何电子可以降低碘的浓度。由此产生的卤素作为体复合中心。当电池在正向偏压下操作时，间隙卤素密度确实会衰减，但如果碘扩散出钙钛矿层，则会发生永久性降解。最后，讨论了改变流动离子密度或接触处串联电阻等参数对器件性能和稳定性的影响。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202002614

24. Adv. Energ. Mater.：商业基准: 不透光，完全可扩展，用于微光应用的大面积有机太阳能电池

微光应用为有机太阳能电池(OSCs)提供了优异的市场机会。然而，到目前为止，研究只考虑了有限的商业可行性的OSCs。研究者们使用一个完全可伸缩的适用性,灵活,反向非富勒烯受体(NFA)包含OSC,显示出其优越的性能在低光照下,达到40 µW cm⁻²厘米的最大输出功率，在1300 lx照明下。还研究了寄生电阻和暗电流对微光性能的影响。此外，还分析了一种大气敏感光浸泡(LS)效应，这种效应对低光性能至关重要，并导致不良的S型电流电压特性。通过使用不同的中间层和光活性层(PALs)，发现这种LS效应的根源是使用普通的ETL ZnO时，电子传递层(ETL)/PAL界面的电子抽提较差。为了克服LS效应，采用了两种策略:用纳米SnO₂取代ZnO来降低ETL亚间隙电子陷阱状态，或调整NFA能级来优化界面能量。最后,这些LS-free的商业可行性--制造完全打印的区域模块(21.6 cm²)实现的最大输出功率17.2µW cm⁻²,在商业低光osc中提供了一个可实现的性能。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202003405

25.ACS Energy Lett.: 低禁带非富勒烯受体实现高性能有机太阳能电池

由于非富勒烯受体(nfa)的出现，有机太阳能电池(OSCs)取得了很大的进展。事实上，在1.3-1.6 eV范围内的低带隙nfa具有广泛的吸收和易于调节的能量水平，可以利用更多的太阳辐射，并在与合适的供体配对时保持较小的电压损耗。高效的OSCs依赖于供体和受体材料之间的良好相容性、活性层的形貌控制和器件工程。研究者们综述了实现低带隙和高功率转换效率的nfa的设计和合成策略，还针对创新材料和器件工程提出解决方案，以推动OSCs的开发和应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02384

26. ACS Energy Lett.：采用连续溶液沉积法制备的3D/2D钙钛矿锡太阳能电池的性能和稳定性的提高

为了解决新一代光伏应用的有毒问题，锡基钙钛矿太阳能电池是一种很有前途的替代铅电池，但由于它们倾向于表现出锡的氧化，其稳定性较差。研究者们以六氟-2-丙醇为溶剂，在三维膜层上沉积8个大体积的铵离子，形成三维/准二维膜层，以保护钙钛矿锡颗粒不受水分的渗透。通过掠入射广角x射线散射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、光致发光和瞬态吸收光谱测量证实了二维层的形成。苯胺（AN）器件表现出非凡的性能，效率为10.6％，并且在没有封装的情况下在环境空气中具有很高的稳定性。当在恶劣的环境下，连续的日光照射和20至50°C的热应力下进行10个循环时，AN设备还处于恶劣的环境中，它还表现出性能的自我修复效果。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02305

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