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

温馨提示：本推文包含25篇文献，预计阅读时间约25min，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.：使用X射线层析扫描将固态电池中的空隙和相变演化与电化学联系起来

尽管固态电池工程取得了进展，但与固液界面相比，我们对控制电化学行为和固液界面稳定性的化学机械现象的理解仍然有限。在这里，我们使用X射线层析扫描技术来研究电池循环期间锂/固态电解质界面的演变，揭示了空隙形成，相间生长和体积变化之间的复杂相互作用是如何决定电池的行为的。在对称电池中可以直接看到锂剥离过程中的孔洞形成，并且量化了驱动锂与固态电解质（Li₁₀SnP₂S₁₂）之间的界面处的电流波动的接触损耗，并将其确定为电池故障的主要原因。发现该相在充电时具有氧化还原活性，并且由于任一电极上的部分摩尔体积失配而发生整体体积变化。这些结果提供了关于化学机械现象如何影响电池性能的见识，从而促进了固态电池的开发。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41563-020-00903-2

2. Nat. Nanotechnol.：锂金属负极固体电解质中间相LiH和LiF纳米晶的鉴别

对固体-电解质中间相（SEI）成分的全面了解对于开发基于锂金属负极的高能电池至关重要。 一个特别有争议的问题涉及SEI中LiH的存在。在这里，我们报告了基于同步X射线衍射和对分布函数分析的使用，以识别和区分锂金属负极的SEI中的两个难测成分LiH和LiF。LiH被广泛确定为SEI的组成部分，并讨论了在文献中将LiH误识别为LiF的可能性。发现SEI中的LiF与本体相中的LiF具有不同的结构特征，包括较大的晶格参数和较小的晶粒尺寸（<3nm）。这些特性有利于Li⁺的传输，并解释了为什么像LiF这样的离子绝缘体被认为是SEI的首选成分。最后，对分布函数分析揭示了SEI中的关键非晶成分。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41565-020-00845-5

3. J. Am. Chem. Soc.：锂离子溶剂化结构与电极电位温度系数的相关性

电化学电池电压或单个电极电势的温度系数（TC）已被广泛用于研究锂（Li）离子电池的热安全性和正极/负极相变。然而，单电极电势温度系数的基本意义尚不清楚。在这项工作中，我们发现锂沉积/嵌入过程中的锂离子去溶剂化过程伴随着相当大的熵变化，这极大地促进了所测量的Li / Li⁺电极电势温度系数。为了探索这种现象，我们比较了一系列电解质配方中的Li / Li⁺电极电势温度系数，其中，锂离子和溶剂分子之间的相互作用在不同强度下随溶剂和阴离子种类以及盐浓度的变化而发生。结果，我们建立了电极电势温度系数和锂离子溶剂化结构之间的相关性，并通过从头算分子动力学模拟进一步验证了它们的相关性。我们表明，Li / Li⁺电极电势温度系数的测量提供了有关锂离子溶剂化环境的宝贵知识，并且可以在设计未来锂离子/锂金属电池的电解质时用作筛选工具。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10587

4. Angew. Chem. Int. Ed.：带有钾锡负极和含羧基碳纳米管正极催化剂的可充电K–CO₂电池

金属K–CO₂电池具有很大的极化和安全隐患，这主要是由于K₂CO₃难以分解和枝晶生长所致。而且，电池的氧化还原机制仍然没有被完全理解。在这里，我们报道了以钾锡合金为负极，含羧基的多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）作为正极催化剂的K-CO₂电池，证明其氧化还原机理为4KSn + 3CO_2←→2K₂CO₃ + C + 4Sn。与钾金属相比，活性较低且无枝晶的KSn负极有效地提高了CO₂电池的安全性和稳定性。更重要的是，羧基的存在会引起碳纳米管与K₂CO₃之间的强烈离子键相互作用，从而削弱K₂CO₃中的C=O键，从而促进K₂CO₃分解。结果，K-CO₂电池表现出出色的循环稳定性（400次循环后过电势增加0.89 V）和良好的倍率性能（高达2000 mA g^-1）。这项工作为开发高度稳定和安全的二氧化碳电池铺平了道路。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016576

5. Angew. Chem. Int. Ed.：富锂Li₂ [Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂用于无负极锂金属电池

不含负极的锂金属电池可以使电池的能量密度最大化。但是，如果没有负极侧的Li补偿，与具有基于锂的金属电池相比，要以具有竞争力的能量密度实现长循环寿命就面临更大的挑战。在这里，我们通过将富含锂的Li₂ [Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂作为锂离子增量剂引入正极，从而延长了无负极锂金属电池的使用寿命。Li₂ [Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂可以在第一次充电过程中释放大量的锂离子，以补充负极中的锂损失，然后转化为NCM811，从而延长了电池的使用寿命而不用引入非活性元素。受益于富含锂的正极和铜箔上的锂金属的高度可逆性，无负极的袋式电池在添加有限的电解质的情况下经过100次循环后能够实现447 Wh kg^-1能量密度和84％的容量保持率。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202017063

6. Angew. Chem. Int. Ed.：用于稳定锂金属阳极的氮掺杂非晶碳-碳多通道纤维

金属锂作为下一代高能量密度可充电电池的有竞争力的负极材料已引起广泛关注。然而，锂金属负极在实际电池中的应用仍然受到安全问题和库仑效率低的阻碍，这主要是由于锂枝晶的不可控制的增长所致。在此，合成了两种类型的独立式氮掺杂非晶态锌-碳多通道纤维，作为多功能的锂容纳主体。三维（3D）大孔结构可有效降低局部电流密度，并且亲硫的氮掺杂碳和功能性锌纳米粒子是具有低成核屏障的最佳沉积位点，可指导均匀的锂沉积。结果，在1到5 mA cm^-2的各种电流密度下，已开发的负极在500多个循环中具有高库仑效率，显示出显着的电化学性能，对称电池显示2000 h以上的长期循环持续时间。此外，基于这种负极和LiFePO₄正极的全电池也显示出优异的倍率能力和稳定的循环寿命。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202100471

7. Adv. Mater. ：多硫化锂和阻燃性聚磷腈在锂硫电池中的强化学相互作用具有增强的安全性和电化学性能

易燃有机电解质，硫正极和锂负极的燃烧引起的多硫化锂（LiPS）的穿梭效应和潜在的安全隐患严重限制了锂硫（Li–S）电池的实际应用。在这里，用一种阻燃的聚磷腈（PPZ）共价改性的多孔石墨烯/碳化纤维素纸作为Li-S电池中的多功能中间层。在放电/充电过程中，一旦生成LiPS，所获得的阻燃中间层便会通过PPZ和LiPS之间的亲核取代反应立即将其捕获，从而有效抑制LiPS的穿梭作用，从而增强Li–S电池的循环稳定性。同时，这种强的化学相互作用增加了锂离子的扩散系数，从而加速了锂化反应并完全转化。此外，所获得的中间层可以用作新的三维集流体，以建立阻燃的“副电极”，该电极可以捕获溶解的硫并吸收大量电解质和电解液，从而显着降低硫正极的可燃性，以提高Li–S电池的安全性。这项工作为使用基于PPZ的材料作为LiPS的强力化学清除剂和具有增强的安全性和电化学性能的下一代Li-S电池的阻燃中间层提供了可行的策略。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007549

8．Nat. Commun.：锂离子电池中通过非平衡化学反应的非平衡金属氧化物

二元金属氧化物是锂离子电池有吸引力的负极材料。尽管一直致力于纳米材料合成并了解初始放电机理，但对电荷和后续循环（因此具有可逆容量）的基础化学反应仍知之甚少。在这里，我们将X射线对分布函数分析与最近开发的分析方法结合起来使用，该方法采用Metropolis Monte Carlo模拟和非负矩阵分解来研究一系列铁和锰氧化物的电荷反应热力学。与通常认为的形成岩石盐FeO和MnO的转化化学相反，我们揭示了两个氧化物体系通过位移类反应拓扑地转变为非自然体中心立方FeO和锌闪锌矿MnO，其动力学受取代物种之间的迁移率差异控制。这些新的机理见解为将来使用金属氧化物材料设计金属氧化物材料以及使用电化学辅助方法的新材料合成路线提供了途径。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-20736-6

9. ACS Energy Lett.：水系锌离子电池液态合金中间层

对于可再充电的锌金属电池，必须改善锌负极的界面问题，尤其是枝晶生长和电极腐蚀。此处，受镓-铟-锌相图的启发，向锌负极设计了一种电化学惰性的液体镓-铟合金涂层。这种独特的液体涂层更倾向于在液体涂层下方向内沉积锌，并在充电时通过超快的质量/电荷传输来辅助。此外，改性锌负极的腐蚀也得到改善，这表明析氢反应的过电势比锌负极的高。因此，它可以在0.25 mA cm^–2的极化条件下实现24 mV的极化，这是我们所知的最低水平，具有更长的寿命（2100 h），从而进一步使相应的MnO₂全电池具有更高的容量保持能力以及充电阶段48小时后超过96％。这种有效的方法为除锌存储系统以外的可充电金属电池的未来发展提供了通用的思路。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c02569

10. Adv. Funct. Mater.：界面工程无枝晶阳极和超导电阴极，用于耐用和高倍率纤维锌双离子微电池

尽管纤维状锌离子微电池（FZMB）在为可穿戴电子设备供电方面具有优势，但一些基本挑战阻碍了其实际应用，主要包括锌阳极上的枝晶生长（导致循环寿命短）和阴极电导率低（导致速率性能差）。本文介绍了一种在锌阳极上溅射纳米导电碳层以有效抑制枝晶生长的简便方法和一种制备超导电芯鞘纤维阴极（聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）的双导电聚合物策略(PEDOT：PSS) 聚苯胺纤维纳米凸起）。碳层通过均匀的表面电场提供丰富的成核中心来抑制锌枝晶。阴极的优良导电性来自两种导电聚合物（特别是，PEDOT:PSS纤维具有3676 S cm⁻¹的超高导电性）以及强大的分子间相互作用。由此产生的FZMB显示出极好的稳定性（3000次循环后超过100%的容量保持率）和超级电容器级倍率性能（73%的容量保持率从0.1到10 A g⁻¹）。动力学和机理研究表明，表面控制的双离子迁移机制也与高速率性能有关。相应的准固态器件在极端变形条件下具有很高的稳定性和优异的防水性能（水下浸泡12h后容量保持率为94.6%），具有很大的实际应用潜力。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202008894

11. Adv. Funct. Mater.：富锂垂直仙人掌骨架铜锌配位聚合物原位化学腐蚀法制备稳定锂金属电池

有害的枝晶锂（Li）生长、Li沉积的无限体积膨胀和不可避免的过量电解液消耗一直阻碍着Li金属阳极的成功应用。为了提高锂金属阳极的安全性和电化学性能，本文提出了一种独特的垂直仙人掌状亲锂骨架（LVCF）。一个巧妙的策略是在有机配体的存在下从泡沫铜中释放铜离子，以获得配位聚合物前驱体，从而在LVCF中共存大量的亲锂含氮官能团、ZnO量子点和原位生长的碳纳米管（CNT），有利于避免有害Li枝晶的产生。得益于改善的亲锂性、降低的局部电流密度和减轻的体积膨胀的积极作用，LVCF在1 mA cm^–2的条件下，600次循环后的库仑效率为98.6%，对称电池的循环寿命为1800 h。完整单元包括LVCF@李阳极和LiFePO4阴极在1℃下900次循环后，可获得101.8 mAh g^-1的超高容量（容量保持率：77.9%）和优异的倍率性能。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202008514

12. Adv. Energ. Mater.：高压条件下Li₂CO₃作为NCM523∥石墨锂离子电池电解质添加剂的有益影响

在高压下运行的锂离子电池通常会出现严重的容量衰减，即“倾翻”故障。本文阐述了Li₂CO₃作为最新碳酸盐基电解质电解质添加剂的有益影响，它显著改善了在4.5 V电压下运行的NCM523石墨全电池的循环性能。由于寄生过渡金属（TM）的溶解/沉积以及随后的Li金属枝晶在石墨上的生长，使用储存在20℃下的电解液（添加或不添加Li₂CO₃添加剂）的LIB电池的容量严重衰减。相比之下，NCM523∥石墨电池使用储存在40°C下的含Li₂CO₃电解质，其容量保持率显著提高。其基本机理已被成功阐明：由于Li₂CO₃在40℃与LiPF₆反应原位形成二氟磷酸锂，其分解产物反过来充当TMs（Ni和Co）的“清除剂”，从而抑制了翻滚失效，从而防止了TM沉积和石墨上Li金属的形成。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003756

13. Adv. Energ. Mater.：锂硫电池锂-电解质界面化学及锂沉积动力学研究

稳定金属锂阳极是实现高能量密度长寿命锂硫电池的主要障碍。锂表面上动态演变的固体电解质界面层的化学性质对于实现锂的可逆电镀和剥离至关重要。在此，电解液配方被小心地改变并用于调节组合物，从而调节锂-电解液界面的性质。界面化学的这些变化对锂沉积动力学的影响通过跟踪无阳极全电池配置中的循环性来评估。在测定锂沉积特性和锂循环效率时，揭示了电解液不同组分的作用及其相互作用，包括电解液盐中的各种官能团、硝酸锂的氧化作用和多硫化物物种的内在稳定作用的关键见解。这项研究阐明了锂硫电池中锂-电解质界面独特化学特性的关键因素，它可以促进开发稳定锂-硫系统中锂-金属阳极的新策略。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003293

14. Adv. Energ. Mater.：硝基芳烃作为可充电碱离子（Li+、Na+、K+）电池的高能有机正极材料

具有氧化还原功能的有机正极材料由于其高的理论质量容量、分子多样性和可持续性而越来越受到可充电碱离子电池的关注。然而，它们在比容量和能量密度方面仍然受到限制。人们迫切希望发现新的多电子氧化还原活性功能，它能显著提高容量和能量密度。本文报道了一类有机硝基芳香族化合物（对、邻、间二硝基苯（DNB））作为新型高能碱离子电池正极材料。首次发现DNBs中的硝基在2 V以上的电压下发生电化学可逆的两步两相反应，理论容量高达638 mAh g⁻¹。对反应机理进行了系统的研究，验证了反应的氧化还原可逆性。通过将最佳p-DNB限制在微孔碳纳米球主体内，锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池在50 mA g⁻¹时的可逆容量分别达到620、573和536 mAh g⁻¹。硝基作为一种独特的氧化还原可逆功能，为下一代碱离子电池用新型高性能有机硝基芳香族正极材料的开发开辟了新的方向。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202170016

15. Adv. Energ. Mater.：用透射电镜揭示富氟电池电极相间的作用

固体电解质界面（SEI）是电极表面形成的一种复合层，在电池运行过程中对电极的结构演变有重要影响。对于锂金属阳极，定制这种SEI被认为是确保一致循环行为的最有效途径之一，从而可以提高实际效率。尽管富氟相间似乎特别有益，但它们如何改变锂电镀和剥离的结构动力学以提高效率仍然缺乏了解。在这里，本文使用原位液室透射电子显微镜研究了锂电沉积和溶解在电极表面穿过贫氟和富氟相间的纳米级结构演变。锂循环的原位成像显示，富氟SEI产生更致密的锂结构，特别易于均匀剥离，从而抑制锂分离和隔离。通过与质谱定量成分分析相结合，确定富氟SEI通过显著减少死锂形成量和防止电解质分解来抑制锂的整体损失。这些发现强调了适当调整SEI对于促进锂的一致和均匀溶解的重要性，以及它在控制电镀锂结构方面的有效作用。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003118

16. Adv. Funct. Mater.：使用MOF隔离石墨烯以98%的太阳能热效率强化太阳能驱动海水淡化的热量

光热材料对于不同的热设备至关重要，但是由于难以同时提高光吸收率和抑制热损失，因此实现高能量转换效率仍然具有挑战性。本文，一种沸石型咪唑啉骨架分离石墨烯(G@ZIF)纳米杂化利用超薄，隔热ZIF层，和G@ZIF界面纳米腔协同强化光吸收和热局部化。在人工日光照明（≈1 kW m⁻²）下G@ZIF薄膜在开放环境中的最高温度为120°C，光热转换效率为98%。重要的是，在实际应用中，多孔ZIF层允许小分子/介质进入并进入嵌入的热石墨烯表面进行定向传热。实验验证，G@ZIF蒸汽发生器实现了96%的能量转换，从光到蒸汽，具有近乎完美的脱盐和净水效率（>99.9%）。这种设计是通用的，可以扩展到其他光热系统，用于先进的太阳能热应用，包括催化、水处理、杀菌和机械驱动。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202008904

17. Adv. Funct. Mater.：剥离二氧化锰和掺氮碳层超薄组装高质量负载的超级电容器，具有出色的电容和速率性能

二氧化锰（MnO₂）材料由于具有较高的理论电容和自然富裕，是一种很有前途的赝电容材料。不幸的是，由于在厚电极中电子和离子迁移动力学显著降低，MnO₂的电荷存储性能通常仅限于市售的质量负载电极。本文报道了一种在不牺牲储能性能的前提下，由剥离MnO₂纳米片和掺氮碳层交替组装二维层状材料组成的超高质量负载超级电容器。利用流体动力学诱导过程，层状水钠锰矿型二氧化锰被多巴胺的碳前体有效剥离和插层，在自聚合和碳化后形成二氧化锰/氮掺杂碳（MnO₂/C）材料。MnO₂/C的交替堆叠和层间膨胀结构使得在厚电极中能够快速有效地进行电子和离子转移。所得MnO₂/C电极在19.7 mg cm⁻²的超高质量负载下表现出优异的电化学性能，在0.5 mA cm⁻²下具有480.3 F g⁻¹和9.4 F cm⁻²的高重量和面积电容，并且在40 mA cm⁻²下具有70%电容保持率的快速充放电能力。此外，基于高质量负载MnO₂/C的不对称超级电容器可在水电解质中以18.8 W kg⁻¹的功率密度提供64.2 Wh kg⁻¹的极高能量。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202009632

18. Angew. Chem. Int. Ed.: 全聚合物太阳能电池通过端基上确定的氟化作用实现了区域规则聚合物受体，效率为15.2%

小分子受体(SMAs)的聚合位点在决定全聚合物太阳能电池(all - PSCs)器件性能方面起着至关重要的作用。不同于我们最近对IC-FBr末端基团(IC-FBr1和IC- FBr₂的混合物)的氟和溴修饰的工作,在这篇文章中,研究者们合成并纯化了两个区域特异性氟取代端基和溴取代端基(IC - FBr - o和IC - FBr - m)，然后利用它们分别构建了两个区域规则聚合物受体，分别命名为PYF - T - o和PYF - T - m。与具有不同共轭偶联位点的同分异构体PYF - T - m相比，PYF - T - o表现出更强的红色吸收，从而获得更好的光子捕获。同时，PYF - T - o与供体聚合物PM6共混后，采用了更有序的链间填充和合适的相分离，从而抑制了电荷重组和有效的电荷输运。引人注目的是，我们观察到PYF - T - o和PYF - T - m这两种同分异构体的性能存在显著差异。基于PM6:PYF - T - o的器件的功率转换效率(PCE)为15.2%，而基于PM6:PYF - T - m的器件的效率较低，只有1.4%。这项工作证明了构型独特的氟化端基在设计高性能常规聚合物受体方面的成功，为开发效率更高的all - PSCs提供了指导。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016284

19. Angew. Chem. Int. Ed.：双钝化钙钛矿太阳能电池降低了电压损失，增加了超氧化物电阻

近年来，钙钛矿太阳能电池(PSCs)的能量转换效率(PCE)得到了快速发展。然而，在多晶钙钛矿薄膜的表面和晶界(GBs)存在着易于无辐射复合和分解的普遍缺陷。在此，研究者们报道了一种全面的双钝化(DP)策略来有效钝化表面和GBs上的缺陷，从而进一步提高器件的性能和稳定性。首先，在反溶剂处理过程中，氟化苝-四羧基二亚胺衍生物渗透到钙钛矿中期，然后在退火的钙钛矿上引入氟化大块芳香铵盐。超氧化物的产生/猝灭反应可以明确地证明缺陷密度的降低。结果表明，优化后的平面PSCs的开路电压赤字从0.47降低到0.39 V，光电流扫描的最佳效率为23.80%，稳定的最大功率输出效率为22.99%。在不封装的情况下，一个典型的设备在相对湿度(RH)为70%的情况下，在100℃的热板上加热30小时后，可以保持初始效率的85%以上。当设备老化小于30±5% RH时，1700小时后，超过97%的初始PCE被保留。

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https://doi.org/10.1002/anie.202017148

20. Nat. Commun.：在Ba₇Nb₄MoO₂₀基六方钙钛矿相关氧化物中，通过氧位空隙形成了高的氧离子电导率

氧化物离子导体在诸如固体氧化物燃料电池的各种应用中很重要。尽管基于氧化锆的材料被广泛使用，但是仍然存在强烈的动机去发现具有更高电导率的电解质材料，从而降低燃料电池的工作温度，从而降低成本。具有六方钙钛矿相关结构的氧化物离子导体很少见。在此，研究者们报道了基于六方钙钛矿相关氧化物Ba₇Nb₄MoO₂₀的氧化物离子导体。Ba₇Nb_3.9Mo_1.1O_20.05在600℃的氧气分压范围(2 × 10⁻²⁶ ~ 1 atm)下具有很宽的稳定范围和优异的氧化离子传导。令人惊讶的是，Ba₇Nb_3.9Mo_1.1O_20.05(5.8 ×10−4 S cm⁻¹)的体电导率在310℃时显著高于Bi₂O₃和氧化锆基材料。BBa₇Nb_3.9Mo_1.1O_20.05的高电导率归因于间隙-O5氧位，提供了氧化离子通过缺氧层晶格-O1和间隙-O5的二维间隙扩散，氧化离子电导率的活化能较低。研究结果表明，六方钙钛矿相关氧化物具有优异的氧化离子导体性能。

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https://doi. org/10.1038/s41467-020-20859-w

21. Adv. Energ. Mater.：高效稳定平面钙钛矿太阳能电池晶界4 -二甲氨基吡啶的选择性缺陷钝化和形貌控制

近年来，高效钙钛矿太阳能电池(PSCs)通过在三维钙钛矿表面进行界面工程来控制缺陷，但修饰后的界面在外部刺激下的结构稳定性仍未得到解决。研究者们引入4 -二甲氨基吡啶(DMAP)来开发一种简单的技术，用于选择性钝化晶界(GB)和控制靠近GB的钙钛矿表面的边界。通过表面处理的深度贴图,强烈的深度贴图晶体在GB,选择性地形成,提供两种功能: 通过修复非配位Pb²⁺可以有效地降低非辐射复合，而通过机械连锁效应可以显著提高钙钛矿与聚三芳胺(PTAA)聚合物之间的粘附强度。采用DMAP处理的平面PSCs的功率转换效率最高，达到22.4%，这不仅远远高于未处理的20.04%，而且是使用PTAA聚合物作为空穴传输材料的平面PSCs中最高的。此外，在湿热测试和光照射下，DMAP的使用大大提高了器件的稳定性。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003382

22. Adv. Energ. Mater.：20.8%槽模涂覆MAPbI₃钙钛矿太阳能电池的最佳DMSO含量和老化的2-ME前驱体

用金属卤化钙钛矿(MHP)半导体的太阳能电池正在继续打破溶液处理太阳能电池设备的效率记录。将基于MHP的设备扩展到更大面积的原型，需要开发和优化可扩展的工艺技术和ink配方，以实现可复制的涂层结果。研究者们表明，小面积甲基铵碘化铅(MAPbI₃)器件的功率转换效率(PCE)取决于DMSO的含量和ink配方的老化时间。当DMSO加入量为12 mol%时，器件面积小，性能高(20.8%)。通过原位X射线衍射和小角度X射线散射实验，分析了DMSO含量和龄期对薄膜形貌和器件性能的影响。添加一定量的DMSO可防止与MAPbI₃和2‐ME相关的晶体中间相(MAPbI₃-2-ME)的形成，并诱导MAPbI₃钙钛矿相的形成。较高的DMSO含量会导致(DMSO)₂MA₂Pb₃I₈中间相的沉淀，从而对薄膜形态产生负面影响。这些结果表明，对ink成分和工艺控制的合理理解对于实现基于MHP的可复制的大规模制造用于商业应用的器件至关重要。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003460

23. Adv. Funct. Mater.: 钙钛矿光伏电池:有机半导体激发态特性和聚集特性对钙钛矿器件高效空穴迁移的协同效应

有机半导体空穴传输材料(HTMs)的固有特性，如易合成性、能级可调性和电荷传输能力，已被强调为决定钙钛矿光伏电池(PV)性能的关键因素。然而，尽管PVs是在太阳光照下工作的，但它们在激发态下的性质还没有得到积极的研究。在这里，研究者们认为有机HTMs在激发态的特性，如跃迁偶极矩，可以是一个决定性的因素，可以提高PVs的内建电位，从而增强其电荷提取特性，减少载流子重组。此外，有机半导体的聚合特性是高性能有机htm改善其载流子输运性能的关键因素，它可以与钙钛矿PVs的激发态特性诱导协同效应。此外，还证实了它们的光带隙，操纵其在紫外区吸收，有利于阻挡降低钙钛矿质量的紫外光，从而提高了p-i-n构型钙钛矿PV的稳定性。作为概念的证明，一个由三芳胺和咪唑基有机HTMs组成的模型系统被设计出来，人们相信这一策略为高性能和稳定的钙钛矿光伏器件铺平了道路。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202170029

24. Adv. Funct. Mater.: 电子传递材料:钙钛矿太阳能电池中的无机电子传递材料

在过去的十年中，钙钛矿太阳能电池(PSC)因其在单结器件中功率转换效率从3.8%提高到25.5%，甚至钙钛矿硅级联的功率转换效率已达到29.15%，而引起了人们的极大关注。这是成分、溶剂、界面和维度工程改进的结果。此外，PSCs的长期稳定性也得到了显著提高。如此快速的发展使得PSCs成为了下一代光伏发电的有力竞争者。电子传递层(ETL)是PSCs中最重要的功能层之一，因为它对器件的整体性能起着至关重要的作用。研究者们综述了用于PSCs的无机电子传输材料(ETMs)的最新进展。摘要介绍了三种最常见的无机ETMs (TiO2、SnO2和ZnO)的合成和制备方法，并介绍了它们在串联器件中的应用。综述了无机ETMs用于PSC研究的新趋势。最后，讨论了PSCs中ETL性能的优化策略、ETL对J-V滞后现象和长期稳定性的影响以及当前面临的挑战和进一步发展的展望。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202170032

25. ACS Energy Lett.：高发光钙钛矿串联太阳能电池电流匹配要求的放宽及其基本效率限制

基于钙钛矿的串联太阳能电池随着其接近商业化而越来越受到关注。在这里，研究者们使用来自光谱学测量的实验参数来计算钙钛矿-硅和全钙钛矿两末端双极的极限效率，采用目前可用的带隙材料，分别为42.0％和40.8％。研究显示子电池之间的发光耦合（光子从高带隙子电池到低带隙子电池的光学传递）在高带隙子电池是发光钙钛矿时放松了电流匹配。计算出的发光耦合变得在电荷捕获率（≤10⁶ s^-1）已经在相关卤化物钙钛矿实现。发光耦合增加了子电池厚度的灵活性以及对不同光谱条件的耐受性。为了获得最大收益，高带隙子电池在平均频谱条件下应具有较高的短路电流。这可以通过减小高带隙子电池的带隙来实现，从而可以避免较宽，不稳定的带隙成分。最后，我们通过横截面发光成像在全钙钛矿串联中可视化发光耦合。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02481

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