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

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温馨提示：本推文包含24篇文献，预计阅读时间约24min，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. Nature：高性能燃料电池阴极的热膨胀补偿

固体氧化物燃料电池作为一种高效的能量转换装置，其商业化发展面临的一个挑战是热机械不稳定性。不同燃料电池组件之间热膨胀行为不匹配导致的较大内部应变梯度是这种不稳定性的主要原因，这可能导致电池退化、分层或断裂。在这里，本文演示了一种通过引入热膨胀补偿来实现阴极和其他电池组件之间完全热机械兼容性的方法。利用反应烧结技术，将电化学活性高、热膨胀系数大的钴基钙钛矿与负热膨胀材料相结合，形成了一种热膨胀性能与电解液相匹配的复合电极。由于复合材料中两种材料在煅烧过程中反应有限，形成了新的界面相，这也造成了钙钛矿中的A位缺陷。结果表明，该复合材料具有较高的活性和良好的稳定性。反应性负热膨胀元件的引入为固体氧化物燃料电池电极的研制提供了一个总体策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03264-1

2. Nat. Energy：用碘氧化还原法恢复金属锂阳极中的死锂供应

非活动锂（更常称为死锂）以固体电解质相间和电隔离金属锂的形式主要是锂金属电池中常见的性能衰减的原因。稳定锂金属电池急需一种回收废锂的根本解决方案。本文对固体电解质相间组分进行了定量，并确定了它们与电隔离死锂金属形成的关系。本文提出了一种基于一系列碘氧化还原反应的锂还原方法，主要涉及I^3-/I^-。利用生物炭胶囊宿主进行碘的实验，发现I^3-/I^-氧化还原是自发发生的，有效地使死锂再生，以补偿锂的损失。通过该设计，一个使用非常有限的锂金属阳极的全电池具有1000个循环的优良寿命，库仑效率高达99.9%。本文还展现了其在纽扣电池中阴极的应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41560-021-00789-7

3. Angew. Chem. Int. Ed.：内源性共生Li₃N/纤维素皮延长锂阳极循环寿命的研究

锂金属电池的循环寿命通常受到固体电解质界面（SEI）反复断裂的限制，而SEI在循环过程中总是太脆，无法承受电极界面的严重变形。本文提出了一种典型的富氮聚醚添加剂硝化纤维素（NC）来稳定锂金属电池电解质。NC的硝基优先与金属锂反应，并与纤维素骨架紧密包裹在其表面，使得聚合物-无机双层几乎同时在锂表面形成。深度X射线光电子能谱（XPS）剖面分析和确凿的低温环境透射电子显微镜（ETEM）表明，双层膜的柔性外层为C-O有机层，而致密的内层主要由结晶氧化锂、氧氮化锂和氮化锂组成。通过原位光学显微镜观察到了锂离子的沉积过程，表明NC衍生的双层膜有利于锂离子的均匀沉积，抑制了枝晶的生长，从而延长了锂阳极的可逆寿命。因此，在电解液中加入NC后，锂电池的循环寿命是没有NC的锂电池的两倍，分别为1.0和3.0 mA cm^-2。内生共生Li₃N/纤维素皮策略为稳定安全的锂金属电池的合理电解液设计提供了新的机会。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202017281

4. Angew. Chem. Int. Ed.：用于高性能钠离子电池GeP电极原位合成的可调中空纳米反应器

磷化锗（GeP）反应动力学缓慢，体积变化剧烈，严重阻碍了其在电池中的实际应用。精细地解决上述问题的纳米结构设计是非常令人期待的，但仍然是一个巨大的挑战。本文首次提出了用掺氮碳网络组装的空心纳米反应器原位合成GeP电极。这种纳米反应器形成了一个自支撑的导电网络，确保了足够的电解质渗透和快速的电子传输。此外，它们抑制了GeP的晶体生长，同时也调节了GeP的体积膨胀。通过调整纳米反应器的尺寸，进一步优化了反应动力学和约束效应。这些协同效应使优化后的GeP电极具有高的可逆容量、优异的循环性能和储钠速率性能，优于以往报道的大多数磷化物。这项工作强调了一种高效简便的方法，使GeP的性能更接近于储能的实际应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202102954

5. Angew. Chem. Int. Ed.：高能水性钠离子电池

“盐包水”电解质（WISE）通过在阳极上形成钝化固体电解质界面（SEI）以及在阴极上吸收疏水性富阴离子双层，大大拓宽了水电解质的电化学稳定窗口（ESW）。然而，对于水性钠离子电池（ASIBs）中的大多数大容量阳极，WISE的阴极极限电位仍然过高，实际应用中WISE的成本也过高。在此，设计了具有2.8 V宽ESW的低成本19 m（m:mol kg^‐1）铋盐，其中低成本17 m NaClO₄将阳极极限电位延伸至4.4 V，而含氟盐（2 m NaOTF）通过在阳极上形成NaF‐Na₂O‐NaOH SEI将阴极极限电位延伸至1.6 V。19 m NaClO₄-NaOTF电解液可使1.75 V Na₃V₂(PO₄)₃||Na₃V₂(PO₄)₃全电池在1 C下提供70 W h kg^-1的可观能量密度，100次循环后容量保持率为87.5%。

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https://doi.org/10.1002/anie.202017167

6. Angew. Chem. Int. Ed.：致密堆积多孔共轭聚合物作为高性能锂硫电池反应型基质的研究

锂硫电池被广泛认为是成功锂离子电池最有前途的储能系统之一，但由于硫负荷低、阴极孔隙度高，实际能量密度不足，循环寿命有限，阻碍了锂离子电池的商业化，为了解决这些瓶颈，本文通过氧化还原活性六氮杂三氮基（HATN）核单体熔融聚合，研制了一种致密堆积氧化还原活性多孔共轭聚合物作为储S材料。HATN聚合物具有302 m² g^-1的Brunauer–Emmett–Teller（BET）表面积，其高密度约为1.60 g cm^-3。这些独特的特性使得制备出硫负载约为~15mg s cm^-2的致密200μm厚电极，同时保持阴极孔隙度41%的聚合物/S，而不需要压延。因此，电解质硫（E/S）比为5μl mg S^‐1（3.2μl mg固体^‐1），HATN聚合物/S阴极具有高的面积容量约14Mah cm^-2，循环稳定性良好（200个循环）。独特的是，HATN聚合物具有类似于硫的氧化还原电位窗口，这有利于Li₂Sx及其在多孔聚合物基体中的多硫化物转化化学结合，从而实现了快速的Li₂S/S动力学。HATN聚合物的可扩展性及其作为宿主的高面积容量已通过纽扣电池提供303 Wh kg^-1和392 Wh L^-1的电池高能量密度来验证。

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https://doi.org/10.1002/anie.202016240

7. Adv. Mater.：CoPSe：一种新型三元稳定高倍率钠/钾离子电池正极材料

钠钾离子电池（SIBs/PIBs）的大规模应用迫切需要探索理想的电极材料，以克服Na⁺/K⁺离子大半径引起的电极体积变化大和氧化还原动力学缓慢等关键问题。目前的工作表明，以纳米颗粒形式嵌入层状金属-有机骨架（MOF）衍生的氮掺杂碳基体（CoPSe/NC）中的单相三元磷硒化钴（CoPSe）是一种用于SIBs/PIBs的超稳定高速阳极材料。以MOF为模板和前驱体，结合原位同步磷化/硒化反应制备了CoPSe/NC。与CoSe₂阳极相比，CoPSe阳极具有机械应力低、反应动力学增强、理论容量高、放电电压低、抑制穿梭效应、导电率高等优点。所涉及的机制是证明了实质性的表征和密度泛函理论（DFT）计算。因此，CoPSe/NC阳极在SIBs和PIBs中表现出出色的长周期稳定性和速率性能。此外，基于CoPSe/NC的钠离子全电池可实现274 Wh kg⁻¹的更高能量密度，超过基于CoSe₂/NC的电池和迄今为止最先进的基于含P、Se或S的二元/三元阳极的钠离子全电池。

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https://doi.org/10.1002/adma.202007262

8. Adv. Mater.：高能水溶液氧化还原液流电池用无枝晶锡阳极

金属基水溶液氧化还原流动电池（ARFBs）由于其固有的高能量密度而引起了人们的关注。然而，严重的枝晶问题限制了其效率和寿命。本文介绍了一种在Sn(OH)₆^2-（锡酸盐）和金属锡之间工作的溶液金属阳极，提供了在−0.921 V vs SHE下可逆的四电子转移。与严重的锌枝晶形成强烈对比的是，Sn(OH)₆^2-/Sn电极呈现光滑无枝晶的形貌，这可能是由于其固有的低表面能各向异性，从而促进了Sn金属各向同性晶体生长。通过与碘化物/三碘化物（I^-/I₃^-）耦合，静态Sn-I电池显示出500个循环（超过2个月）的稳定循环。相反，最新的锌阳极存在严重的枝晶，锌-Ⅰ电池的寿命不到45个周期（190 h）。Sn-I电池稳定的连续流动循环在平均放电电压为1.3V的350h下，Sn区域容量达到73.07 mAh cm⁻²。与最新的Zn金属阳极相比，碱性Sn电极显示无枝晶形态，在循环寿命和区域容量方面具有优异性能，提供一种有前途的高能量ARFBs和其他金属基可充电水电池的金属阳极。

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https://doi.org/10.1002/adma.202008095

9. Adv. Mater.：有机共晶电解质对高能量密度氧化还原液流电池的通用设计方法

由于分子间的强相互作用，共晶电解质无需其他辅助溶剂即可提供高浓度的氧化还原活性物质，从而获得高容量和高能量密度的氧化还原液流电池(RFB)。然而，揭示高能储能系统的内在机理是至关重要的，这无疑将有利于今后对高能储能系统的研究。本文提出了有机共晶电解质(OEES)的一般形成机理，发现具有特定官能团的分子如羰基(C=O)、氮氧自由基(N-O·)和甲氧基(OCH₃)可与碱金属氟磺酰亚胺盐(特别是双(三氟甲磺酰亚胺))配位，从而形成OEES。分子设计进一步证明，氧化还原失活的甲氧基功能化的二茂铁衍生物保持了液体OEE的还原和氧化状态。二茂铁衍生物OEE的溶解度提高了3倍以上(二茂铁衍生物OEE的溶解度为2.8M)，锂杂化电池的实际放电能量密度达到188Wh·L^-1(理论值的75%)。所建立的机理为开发高能量密度有机RFB提供了通过分子相互作用设计理想电解质的新途径。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202008560

10. Energ. Environ. Sci.：新型Cu（Zn）–Ge–P化合物可作为锂离子电池的高级负极材料

电子导电性和离子导电性都对锂离子电池负极材料的性能有重要影响。许多大容量负极材料(如锗)没有足够高的电子和离子导电率来进行高倍率循环。在这里，我们报道了一种新的三元化合物，磷化锗铜(CuGe₂P₃)，作为高倍率负极。通过简单、可扩展的机械化学方法合成的CuGe₂P₃具有阳离子无序闪锌矿结构，比锗具有更高的离子电导率和电子电导率，对循环过程中的体积变化有更好的耐受性，第一性原理计算和实验表征证实了这一点，包括高分辨率同步X射线衍射、高分辨率透射电镜、选区电子衍射、X射线光电子能谱和拉曼光谱。此外，实验结果还表明，CuGe₂P₃具有可逆的转化储锂机理。当通过两步球磨过程与石墨复合时，非晶态碳包覆CuGe₂P₃纳米复合材料(CuGe₂P₃/C@石墨烯)的蛋黄壳结构具有高的初始库仑效率(91%)、优异的循环稳定性(在0.2Ag⁻¹的电流密度下在600次循环后比容量为1312 mA h g⁻¹和在2 A g⁻¹的电流密度下1600次循环后的比容量为876 mA g⁻¹)，以及优异的倍率性能(在30 A g⁻¹的电流密度下比容量为386mA g⁻¹)。此外，Cu(Zn)-Ge-P系列中一系列具有不同阳离子比例的阳离子无序新相具有相似的储锂性能，实现了高可逆容量和高初始库仑效率，以及理想的氧化还原化学和更好的安全性。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/EE/D0EE03553J#!divAbstract

11. Adv. Funct. Mater.：硫和硒的协同效应增强水系锌离子电池中Se_xS_y的电化学行为

开发高容量水系锌离子电池正极材料有望提高水系锌离子电池的能量密度，但同时也具有挑战性。本文提出并系统研究了三种硒硫固溶体及其复合材料(SeS₁₄@ 3D-NPCF、SeS_5.76@ 3D-NPCF和SeS_2.46 @ 3D-NPCF)。由于硒的引入及其与硫的协同作用，对其物理和电化学性能进行了调控，特别是通过优化硒含量，SeS_5.76@ 3D-NPCF在0.2A g⁻¹下的容量为1222mAh g⁻¹，平台电压为0.71V，能量密度达到867.6 Wh kg⁻¹(以SeS_5.76为基准)，5A g⁻¹下的容量为713mAh g⁻¹，500次循环后的容量保持率为75%。此外，在放电过程中，SeS_5.76 @ 3D‐NPCF 转变为ZnSe和ZnS，这一过程决定了锌的储存动力学。更重要的是，理论计算表明，硒可以调节硫的电子密度差、能带结构和反应能，从而提高其电导率和反应性，从而促进与锌有关的电化学反应。本工作探索了水系锌离子电池的高性能转换正极材料，并提出了一种有效的改性策略。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101237

12. Adv. Funct. Mater.：长寿命金属钠电池用立式石墨烯同步提高柔性基质的亲钠性和导电性

如今，由于高比容量和低成本，金属钠（Na）电池极具吸引力。然而，主要的障碍包括严重的钠枝晶生长，不稳定的固体电解质中间相形成以及较差的机械强度，阻碍了其实用性。在本报告中，采用分层垂直石墨烯（VG）和钴纳米颗粒/氮掺杂碳（Co-VG/CC）的高度亲钠性和导电性宿主在整个路径中容纳金属钠。Co-VG/CC与钠之间的强相互作用是通过亲碱钴纳米颗粒/氮掺杂碳杂化物实现的，从而使电极具有出色的结构稳定性。通过理论模拟与原位/非原位分析相协调，系统地研究了良好调节的钠吸附行为和均匀的剥离/镀覆机理。结果，衍生的Na @ Co-VG / CC电极有效地抑制了枝晶的形成，从而在对称电池中在5.0 mAh cm^-2下以5.0 mA cm^-2的高电流密度运行280小时，可在3.0 mA cm^-2下提供6.0 mAh cm^-2的高容量，持续1000小时，并保持长达2000小时的超长寿命。同时，组装好的柔性钠金属电池充满电可以持续工作120小时，这代表了实际储能应用中的巨大进步。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101233

13. Adv. Funct. Mater.：多相催化涂层提高固体氧化物燃料电池正极的氧还原活性和耐铬性

中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)是一种低成本、高效率的能量转换系统。氧还原反应缓慢和正极降解是IT-SOFC商业化的关键挑战。报道了一种由Ba_1−xCo_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3−δ(BCFN)和BaCO₃组成的高效多相催化涂层，以提高最先进的镧锶钴铁氧体(La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3−δ，LSCF)正极的氧还原活性和耐久性。在650℃时，共形MP催化剂涂层正极的极化电阻(Rp)为0.048Ωcm²，比没有催化涂层的正极小一个数量级。在加速铬中毒试验中，涂有催化剂的LSCF电极在200 小时内的降解速率为10⁻³Ωcm²h⁻¹(0.59%h⁻¹)，仅为没有催化涂层的电极在750°C时降解速率的1/5。此外，带有MP催化剂涂覆的LSCF正极的单电池显示出极大的峰值功率密度(在750°C时为1.4W cm⁻²vs 0.67W cm⁻²)，并提高了对铬和水的耐久性。实验结果和基于密度泛函理论的计算都表明，BCFN相提高了正极的氧还原活性，BaCO₃相提高了正极的稳定性。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100034

14. Adv. Funct. Mater.：高性能水系锌离子电池用快速充电超大容量锌金属负极

虽然人们已经采取了一些策略来解决水系锌离子电池(ZIB)中锌负极的固有缺陷，但忽略了锌负极不能在大电流密度和大面积容量下循环这一更大的问题。本文提出了一种高效电沉积方法在锌箔上涂覆锌磷固溶体合金(ZnP)的新策略。镀层中的磷(P)原子有利于离子的快速传递，降低了锌剥离/镀锌过程中的电化学活化能。结果表明，在对称电池中，Zn@ZnP负极可以在15 mA cm⁻²电流密度下循环，面积容量为48mAh cm⁻²(放电深度，DOD≈82%)，甚至在超高电流密度(20 mA cm⁻²和DOD≈51%)下也能循环。重要的是，在1 A g^-1下经过1000次循环后，可以在Zn / MnO₂全电池中达到154.4 mAh g^-1的放电容量。所开发策略所取得的显着效果证实了其在大功率设备的大规模应用中的前景。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100398

15. Adv. Energ. Mater.：延长循环寿命和提高水系纤维锌电池柔韧性的分层锌结合策略

作为可穿戴式储能设备中最有前途的候选者之一，水系纤维锌金属电池（AFZMB）仍然受到一些严峻挑战的限制，例如循环寿命短和容量性能不稳定等。在这项工作中，通过制造创新的分层沉积框架（SDF）负极，水系纤维锌金属电池的稳定性得到了扩展。准备好的SDF电极可以实现从底层到顶层的锌金属分层沉积，这是因为层间锌沉积的过电势和结合能不同。与市售的锌纤维相比，这种灵巧的结构在隔膜和电极之间为锌金属提供了足够的沉积空间，从而显着减轻了常规枝晶的穿刺并将预期寿命延长了一个数量级。发现SDF / AFZMB表现出2000个循环的长循环寿命，在5 C时的容量保持率为89.0％，具有出色的柔韧性，证明了其在未来可穿戴电子产品中的应用潜力。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202100214

16. Adv. Energ. Mater.：高电压条件下Li₂CO₃作为电解质添加剂对NCM523∥石墨锂离子电池的有利影响

在高电压下运行的锂离子电池通常会遭受严重的容量衰减，这被称为“翻转”故障。在此，阐明了Li₂CO₃作为最先进的碳酸盐基电解质的添加剂的有益影响，该作用显着改善了在4.5 V下工作的NCM523∥石墨全电池的循环性能。由于过渡金属（TM）的溶解/沉积以及随后的锂枝晶在石墨上的生长，使用在20°C下存储的电解质（有或没有Li₂CO₃添加剂）的锂离子电池会遭受严重的容量衰减。相比之下，使用在40°C下储存的含Li₂CO₃的电解质的NCM523∥石墨电池可显着提高容量保持率。成功地阐明了潜在的机理：当Li₂CO₃在40°C下与LiPF₆反应以原位形成二氟磷酸锂时，其分解产物充当了过渡金属（Ni和Co）的“清除剂”，因此防止过渡金属沉积和在石墨上形成锂枝晶。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003756

17. Adv. Energ. Mater.：多离子电解质高性能电压可调的室温钙金属电池

钙金属电池是锂金属技术以外的有前途的替代品之一，其原因是缺乏合适的具有大量能量存储能力的正极，以及缺乏长循环稳定的钙负极和较低的极化电位（用于镀钙/剥离）。在这里，通过回收纤维素废纸，可以制造出具有良好的高压和宽电压范围（相对于Ca/Ca²⁺为0.005–4.9 V）和令人印象深刻的能量密度(≈517.5 Wh kg⁻¹，0.1Ag⁻¹)的钙金属电池正极。同时，通过由Li⁺、Ca²⁺、BF₄^-和PF₆^-多离子体系的改性电解液实现的可定制的镀钙/剥离电位(∆V ≈ 0.65 V)，概念验证钙金属电池不仅提供了增强的存储能力(在窗口电压为2.0-4.7V下在电流密度为0.1A g⁻¹时，容量由51mAh g⁻¹提升到101mAh g⁻¹)和循环稳定性(100次循环后的容量保持率≈77%)，但同时也显示出≈3.2V的高输出平均工作电压。该工作显示，多离子电解质体系下的混合金属沉积可以解决单一碱或碱土金属电池所面临的挑战性问题。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003685

18. Adv. Energ. Mater.：用于高负载锂硫电池的三维多孔石墨烯/聚丙烯腈硫复合结构

锂硫（Li–S）电池作为下一代高密度储能设备已引起了广泛的关注。但是，它们的实际应用受到工业级质量负载下的低容量和快速容量衰减的限制，这在很大程度上归因于电子/离子传导性较差，以及可溶性多硫化物的严重穿梭效应。为解决这些问题，开发了一种用于高质量锂硫电池的三维多孔石墨烯/聚丙烯腈硫（3DHG/PS）复合正极。具有三维多孔石墨烯骨架的独特架构设计可确保在厚电极内快速进行电子和离子传输，并提供了足够的空间来减轻电极的体积膨胀。此外，原位拉曼结果表明，3DHG / PS中的共价硫基本上避免了形成可溶性多硫化锂，从而有效地降低了不希望的穿梭效应。凭借这些优势，3DHG / PS正极在连续1500次循环后展现出每次循环0.012％的超低容量衰减率，并具有15.2 mg cm^–2的高质量负载的高比容量和优异的倍率能力，这为构建未来的锂硫电池提供了一个有希望的途径，该电池在质量负载超过商业水平的同时将具有卓越的性能。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202100448

19. J. Am. Chem. Soc.：环境空气稳定的CsSnI₃无铅太阳能电池，效率大于7.5%

具有降低的生物毒性和环境影响以及优异的光电性能的黑色斜方晶体（B-γ）CsSnI₃被认为是高性能钙钛矿太阳能电池（PSC）的有前途的生态友好型候选材料。大规模实施CsSnI₃ PSC的主要挑战包括在环境空气条件下（在几分钟之内）将Sn²⁺快速转变为Sn⁴⁺。在这里，研究者们证明，可以通过将N，N'-亚甲基双（丙烯酰胺）（MBAA）掺入钙钛矿层并使用聚（3-己基噻吩）作为空穴传输材料来制造对环境空气稳定的B-γCsSnI₃ PSC。设计了MBAA的-NH和-CO单元的孤电子对，以与B-γCsSnI₃中的Sn²⁺形成配位键，从而在多种条件下降低了钙钛矿光吸收剂的缺陷（Sn⁴⁺）密度并提高了稳定性。修改后，未封装的CsSnI₃-MBAA PSC在环境空气条件下的最高功率转换效率（PCE）为7.50％。此外，经过MBAA改性的设备在惰性条件下储存1440小时后，在环境空气中储存120小时后和1个太阳120小时后，其初始PCE分别维持60.2％，76.5％和58.4％。

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https://doi.org/10.1021/jacs.0c13069

20. Angew. Chem. Int. Ed.：滴铸法可在高湿度下制造高效的钙钛矿太阳能电池

滴铸法用于制造用于太阳能电池的MAPbI₃膜。液滴浇铸的MAPbI₃薄膜中的晶体生长是通过调节温度来调节的。研究者们通过将原位晶体生长研究与XRD测量相结合，提出了形成不同形态的机制。低温（60°C）和高温（≥120°C）制成的薄膜中的晶体分别是（110）和（200）取向的。不同的晶体生长模式导致完全不同的膜形态。与旋涂相比，滴铸法显示出更好的耐湿性。在88％湿度下制造的MAPbI₃太阳能电池的PCE为18.17％，这是在>70％湿度下制造而没有抗溶剂辅助的钙钛矿太阳能电池的最高PCE。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202101868

21. Adv. Mater.：彩色高效Moiré‐钙钛矿太阳能电池

集光对于薄膜太阳能电池至关重要。为了显着减少钙钛矿太阳能电池（PSC）的光损耗，分层捕光纳米结构使吸收增强能力超过了常规上限，并具有实现最先进的光电性能的巨大潜力。但是，设计和制造出具有卓越的光收集能力并同时避免PSC电气性能恶化的高级分层光陷波纳米体系结构仍然是一个巨大的挑战。在此，研究者们通过使用商业DVD光盘的压印方法，设计并制造出彩色高效的高Moiré-PSC。从实验和理论上证明，通过改变旋转角度（0°–90°）可以很好地控制莫尔干涉结构的光收集能力。增强的短路电流被认为可以增加光衍射通道，从而延长光路，并将阳光折叠到钙钛矿层中。此外，压印过程还消除了滞后现象，从而抑制了活性层界面处的陷阱部位和空隙。具有优化的30°旋转角度的莫尔条纹-PSC可实现最佳的光收集增强效果（比原始质量高28.5％），从而产生超过20.17％（MAPbI₃）和21.76％（（FAPbI₃）_1-x（MAPbBr₃）_x）。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202008091

22. Adv. Energ. Mater.: 利用一种新型的基于IDTT的小分子添加剂，一种简单的表面钝化可以实现热稳定和高效的平面钙钛矿太阳能电池

尽管钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其出色的光电特性和溶液可加工性而引起了人们的广泛关注，但影响电池效率和稳定性的缺陷仍未完全解决。在这篇文章中，研究者们开发了一种新的茚二噻吩[3,2-b]噻吩基小分子添加剂(IDTT-ThCz)，能够与钙钛矿层相互作用。特别是，可以进行表面钝化的IDTT‐ThCz被引入钙钛矿层，通过反溶剂处理来显著抑制钙钛矿缺陷。此外，这种简单的表面钝化不仅显著提高了电荷提取能力，而且防止了钙钛矿的降解。经过IDTT-ThCz处理的PSCs显示出22.5%的功率转换效率(PCE)，并且在85°C的热条件下存储500小时后，PCE仍保持95%，这是迄今为止报道的SM添加剂中最显著的效率和稳定性。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202003829

23. Adv. Funct. Mater.: 定向工程小分子半导体作为高效稳定钙钛矿太阳能电池的无掺杂空穴传输材料

由于晶体型小分子半导体具有较高的空穴迁移率、良好的稳定性和可调的最高占据分子轨道，因此作为钙钛矿太阳能电池(PSCs)的高效稳定空穴传输材料(HTMs)具有巨大的潜力。在这里，研究者们研发了一种以噻吩为基的有机半导体，2,9 -二苯基二萘[2,3 - b:2 '，3 ' - f]噻吩[3,2 - b]噻吩(DPh - DNTT)，被热蒸发并用作无掺杂剂的HTM，可放大用于大面积制造。通过控制沉积温度，将分子取向调制成垂直于基片表面π-π堆积方向的主面朝向，最大限度地提高了载流子的平面外迁移率。通过设计面朝定向，DPh-DNTT薄膜的离面迁移率提高到了3.3×10⁻² cm² V⁻¹ s⁻¹，超过了目前报道的HTMs。这种取向增强的移动性使得CH3NH3PbI3倒置PSCs具有20.2%的显著效率。本研究报告的结果为PSCs的无掺杂有机HTMs分子方向的工程研究提供了见解。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202011270

24. Adv. Funct. Mater.：双添加剂同时提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性

添加剂工程是提高甲酰胺基钙钛矿光电性能和相稳定性的最有效方法之一。以氯为基础的添加剂，如甲基氯化铵(MACl)，通常被用于提高FAPbI₃的相稳定性，但这往往会导致开路电压Voc的损失，并伴随着钙钛矿相的不稳定性，这是由于MA阳离子的挥发性。研究者们报道了一种提高Voc和整体效率的双重相加策略。在[MACl]/[CsCl] = 4 ~ 1之间，Voc随比例的减小而增加，在[MACl]/[CsCl] = 2时表现最好。与单源MACl相比，CsCl的加入降低了陷阱密度，增加了对电荷重组的阻力，这是Voc增加的原因。此外，在室温下相对湿度约为40%的条件下，对未封装器件进行50天的长期稳定性测试证实，双添加剂实现的缺陷钝化比单添加剂MACl具有更好的稳定性。双添加剂的功率转换效率最高，达到23.22%，高于MACl或CsCl单一添加剂的功率转换效率。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202100396

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