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

能源小分队 研之成理 2022-05-13

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温馨提示:本推文包含22篇文献,预计阅读时间约22min,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. Energy:实现固体电解质电池高临界电流密度的半固态碱金属电极

对能量密度更高的充电电池的需求引起了人们对碱金属电极与固体电解质配对的兴趣。然而,在低电流密度下,金属枝晶和电解液分解已成为根本障碍。研究表明,对于锂-钠-钾体系中的纯金属,临界电流密度与机械变形阻力成反比。此外,还展示了两种电极结构,其中液相的存在能够实现高电流密度,同时保持了固体电极的形状和封装优势。首先,两相钠-钾合金的钾离子临界电流密度(K-β“-Al2O3电解液)超过15mA·cm-2。其次,在锂金属和Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12固体电解质之间引入钠-钾液体的润湿界面膜,使临界电流密度翻了一番,并允许在超过3.5mAhcm-2的面积容量下循环。这些设计方法有望克服到目前为止限制固体电解质性能的电化学机械稳定性问题。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41560-021-00786-w

2. Angew. Chem. Int. Ed.:反钙钛矿型Li2OHCl的电解用于高能量密度电池的预锂化

反钙钛矿型锂离子导体是一种固体锂离子导体。在这里,报道了Li2OHCl可以在3.3V或4.0V的电压下电解,产生O2/HCl气体,通过两种不同的分解途径释放出2 eq.锂离子,这取决于电解质的酸度。在含微量酸的电解液中,Li2OHCl在3.3V的恒定电压下氧化,在中性电解液中,Li2OHCl的氧化开始于4.0V,但生成的HCl会增加电解液的酸度,导致Li2OHCl的电解电压降至3.3V。Li2OHCl的电解锂容量高达812mAhg-1,在负极上有相当的锂沉积或嵌锂作用,是一种很有前途的锂蓄电池。以Li2OHCl为锂源,可以有效地预锂化硅-碳(Si@C)复合负极。由LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)正极和预锂化Si@C负极组成的全电池容量随预锂化剂量的增加而增大。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102605

3. Angew. Chem. Int. Ed.:复合聚合物电解质中的原位分子间相互作用,用于超长寿命准固态锂金属电池

用立方石榴石作为活性填料的由复合聚合物电解质制成的固态锂金属电池由于其高能量密度,易于制造和固有的安全性而特别引人注目。但是,在石榴石表面上难以控制的污染物的形成通常会加重与聚合物基体的不良界面接触,并恶化锂离子的传输路径。在这里,报告了一种复合电解质中合理设计的分子间相互作用,该过程利用污染物作为反应引发剂来生成锂离子导电醚低聚物,并进一步以无机填料和聚合物基质之间的分子交联剂的形式出现,从而在陶瓷中形成致密且均匀的界面锂离子迁移通道。复合电解质精巧的设计可实现1.43×10-3S cm -1的卓越离子电导率,并在组装后的固态电池中实现了空前的1000次循环,在室温下可保持90%的容量。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202103403

4. Angew. Chem. Int. Ed.:茂金属电池-超高电子转移自交换速率,伴有谐波高度呼吸

制备了第一个全金属茂可充电电池,该电池由聚钴/聚二茂铁/还原氧化石墨烯复合材料作为正极和负极。茂金属固有的快速电子传输自交换速率已与分子自组装实现的有效离子渗透成功结合。所得电池材料显示出理想的Nernstian行为,厚度可扩展至大于1.2 C cm-2,并以超快速率(200 A g-1)表现出高库仑效率。使用含水的高氯酸锂,电荷仅由阴离子携带。 高氯酸跟插层伴随着活性层高度的倒数变化。原则上,在充电/放电期间有机电池材料的体积变化是不利的,并且引发了主要的安全问题。但是,在这里,由于离子呼吸而引起的各个高度变化是相互的,因此消除在封闭单元中产生任何内部压力,从而实现出色的循环稳定性。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202100174

5. Adv. Mater. :离子-共价有机纳米片在MXene上对锂硫电池隔膜改性的静电吸引和催化作用

在追求高能量密度和长寿命的锂硫(Li-S)电池中,介导多硫化物的氧化还原动力学和穿梭效应具有重要意义。在此,基于聚硫化物的静电吸引和催化作用,提出了一种新的策略来改性聚丙烯(PP)隔膜。Ti3C2表面的胍基离子共价有机纳米片(iCON)被用作PP隔膜的涂层。Ti3C2和iCON的协同作用为抑制多硫化物的穿梭作用,加快硫的氧化还原动力学,促进残留的多硫化物的有效转化提供了新的平台。功能隔膜赋予碳纳米管/硫正极优异的电化学性能。在2 C下2000个循环内,每个循环的平均容量衰减低至0.006%。在硫含量为90 wt%且硫负载为7.6 mg cm-2的情况下,隔膜依然有效。在0.1 C时的可逆容量,面积容量和体积容量分别高达1186 mA h g-1、9.01 mA h cm-2和1201 mA h cm-3。这项工作为高性能Li-S电池的隔膜改进提供了一种有前途的方法。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007803

6. Adv. Mater. :常温钠硫电池中钠化二硫化钼活性中心对高效硫氧化还原反应的可调电催化行为
室温钠硫电池由于具有高能量密度,低成本和资源丰富的优势,有望用于大规模储能。然而,室温钠硫电池的研究进展已被硫氧化还原反应的缓慢动力学极大地阻碍了。在此,通过简单的一锅法反应,然后进行原位硫化,制造出了由掺杂的碳骨架和可调的二硫化钼亲硫性位点组成的精细多功能体系结构。除了极化的氮掺杂碳质微花的物理限域和化学吸附外,二硫化钼活性位点在催化多硫化物氧化还原反应中起着关键作用,尤其是从长链Na2Sn(4≤n≤8)到短链Na2S2和Na2S。重要的是,可以通过调节放电深度来调节二硫化钼的电催化活性。值得注意的是,与纯净的二硫化钼位点相比,钠化的二硫化钼表现出更强的结合能和电催化行为,有效地增强了最终Na2S产物的形成。因此,硫正极在室温钠硫电池中实现了优异的电化学性能,在0.2 A g-1下经过800次循环后,可提供774.2 mAh g-1的高容量,并具有超高的容量保持率,容量衰减率每个周期仅为0.0055%并超过2800个周期。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100229

7. ACS Energy Lett.:通过聚酰胺基准固体电解质升级长寿命富镍锂金属电池的电极/电解质中间相

源于高催化富镍层状正极和高反应性锂金属负极的界面不稳定性是阻碍高压锂金属电池发展的关键。本文中,设计了一种多功能聚酰胺基准固体电解质(PAM-QSE),以在富镍极和金属极上构造坚固的极电解质中间相(CEI)和稳定的固态电解质中间相(SEI)层,并改善阻燃固态电解质中间相结构由丰富的亲锂N–(C)3和离子导电性的Li3N组成,以使离子分布均匀,从而引导锂离子的快速转变,有效地重塑了锂离子镀层/剥离行为的不均匀性,而正极电解质中间相结构则包含高抗氧化酰胺有机物,这减轻了活性材料和电解质之间有害的副反应,并减轻了正极的表面结构退化。结果,即使使用高正极负载(〜6 mg cm–2)和超薄锂(〜50μm),使用阻燃性多功能聚酰胺基准固体电解质的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 / 锂电池也具有出色的长循环稳定性。
原文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00265

8. ACS Energy Lett.:电解质对锂离子电池无钴超高镍层状氧化物阴极稳定性的调节作用

无钴超高镍层状氧化物在降低阴极成本和提高能量密度方面具有双重竞争优势,为电动汽车电池的可持续发展提供了广阔的前景。然而,Ni含量的增加以及由此产生的更高氧化性的Ni4+由于阴极表面的副反应加剧而可能导致严重的容量衰减,限制了实际应用。本文研究了锂离子电池中两种局域高浓度电解质(LHCEs)与LiNi0.96Mg0.02Ti0.02O2(NMT)阴极在4.4 V高充电电压下的相容性。以碳酸乙烯酯为添加剂的LHCE能在NMT阴极和石墨阳极上形成有效的界面层,200次循环后的容量保持率为97.2%,在5C充放电速率下的可逆容量分别为∼180.2和∼185.8 mAh g–1,这项工作为无钴超高镍层状氧化物的实际应用提供了一种很有前景的方法。
原文链接:
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00374
9. Energy Storage Materials:基于“网格化”锂沉积/溶出实现超高面容量(50 mAh cm-2)锂金属负极
金属锂由于其超高的理论比容量、超低的氧化还原电势和较低的密度,而被认为是一种最为理想的负极材料。但是,金属锂的高反应活性和不均匀的沉积行为易引发严重的枝晶生长和剧烈的体积变化,最终导致较差的锂沉积/剥离可逆性和潜在的安全隐患,严重阻碍了锂金属电池的应用。
鉴于坚实的基石是筑建一座坚不可摧建筑物不可或缺的关键因素,受此启发,厦门大学董全峰教授和郑明森教授团队从“筑高房,选良基”角度采用一步温和的化学气相法合成法制备磷化铜网,并首次将其作为“功能化基石”修饰金属锂,构筑了功能化网基锂复合负极。最终,基于高可逆“网格化”锂沉积/溶出行为实现了在超高面容量(50 mAh cm-2)下长期稳定循环的锂金属负极。该研究结果为锂金属电池的商业应用提供了重要基础,对其它金属负极(Na, K, Al, Zn等)的研究也具有一定的指导意义。原文链接https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.03.010
 
10. ACS Energy Lett.:铌在锂离子电池富镍层状氧化物阴极中的作用是什么?

富镍层状金属氧化物LiNi1–y–zMnyCozO2(1–y–z≥0.8)材料是最有前途的下一代电动汽车锂离子电池正极材料。然而,在第一个循环中,它们失去了超过10%的容量,并且界面/结构不稳定导致容量衰减。涂层和替代可能是解决这些挑战的直接和有效的解决方案。在本文中,铌涂层和铌替代在LiN0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)上很容易通过可扩展的湿化学方法生产,然后从400℃烧结到800℃。发现无锂铌氧化物处理可去除表面杂质,形成LiNbO3/Li3NbO4表面涂层,以减少首次容量损失,提高速率性能。Nb取代稳定了结构,加热时热量释放较少,因此在250次循环后提供了更好的长循环稳定性和93.2%的容量保持率。
原文链接https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00190

11. Nat. Chem.:介导碱性过氧化氢氧化及三重态与单重态氧形成的机理

非质子碱金属-O2电池面临两个主要的化学障碍,即形成的碱超氧化物/过氧化物的绝缘性质和由高活性单线态氧(1O2)引起的寄生反应。氧化还原介质被认为是改善可充电性的关键。然而,目前还不清楚它们是如何影响1O2的形成的,这阻碍了它们的改进策略。在这里,本文阐明了介导的过氧化氢和超氧物氧化的机制,从而解释了氧化还原介质如何增强或抑制1O2的形成。本文发现,从过氧化物氧化到超氧物中间产物开始充电,高于~3.5V的氧化还原电位与Li/Li+驱动超氧物氧化产生1O2,而歧化总是产生一些1O2。本文发现抑制1O2需要氧化比歧化生成1O2更快。氧化速率随着驱动力的增加而降低,这与Marcus反转区域行为有关,形成了一个速率最大的区域。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41557-021-00643-z


12. Adv. Funct. Mater.:低电阻和高稳定性的固液电解质相界面使高压固态锂金属电池成为可能

添加液体电解质的固态电池(SSB)被认为可能取代当前的锂离子电池(LIB),因为它们结合了良好的界面接触和对不需要的氧化还原物质强阻碍的优点。然而,固体电解质和液体电解质通常是(电)化学不相容的,新形成的固体-液体电解质界面(SLEI)的电阻似乎是对整个电池电阻的额外贡献。在此,在高压阴极和超薄复合固体电解质(CSE)之间的界面中引入硼、供氟液体电解质(B,F-LE),该电解质是通过将高含量的纳米Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O(LLZTO)与聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)粘附,原位产生一个低电阻和高稳定的SLEI,提供一个稳定的高电压输出和一个增强的阴极| CSE接口。B、F-LE由高氟电解液和双(草酸)硼酸锂添加剂组成,与CSE具有良好的化学相容性,能够快速均匀地传输锂离子,其电化学和化学稳定性界面适用于高压阴极。最终,硼氟锂电池显示出增强的倍率性能和高电压循环稳定性。这些发现提供了一种界面工程策略,将SLEI从“真正的罪魁祸首”转变为“救世主”,为在固液混合设备中操纵SLEI化学提供了一种全新的方法。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/adfm.202010611

13. Adv. Funct. Mater.:锂硫电池中铁基化合物锚定多硫化物和加速氧化还原反应

化学吸附与催化的协同作用机制对开发高性能锂硫电池具有重要意义。本文设计了一种含铁基化合物(包括Fe3C、Fe3O4和Fe2O3)的3D泡沫状多孔碳骨架FeCFeOC作为硫主体和分离器的中间层。由于FeCFeOC复合材料具有很强的化学吸附和催化能力,可溶性多硫化锂(LiPSs)首先被吸附和锚定在FeCFeOC材料表面,然后被催化加速其转化反应。此外,铁基化合物中的FexOy可以自发地与LiPSs反应,形成尺寸更大的磁性FeSx物种,进一步阻止LiPSs穿过分离器。因此,组装的锂硫电池显示出极好的长期稳定性(在1.0 C下500次循环中748 mAh g1,在3.0 C下1000次循环中每循环衰减≈0.036%),在5.0 C下659 mAh g1的超高倍率能力,以及较低的电化学极化。本文通过设计具有高化学吸附和催化活性的多功能铁基化合物,提出了一种可行的策略来锚定和加速LiPSs的转化,从而促进了高性能锂硫电池的大规模应用。
原位链接:
https://doi.org/10.1002/adfm.202100970

14. Adv. Energ. Mater. 噻唑键合共价有机骨架促进锂有机电池快速双电子转移

共价有机框架(COFs)被认为是一种潜在的多功能电极结构,如果它们具有高导电性和柔性以稳定氧化还原功能的话。尽管从概念上讲是合理的,但迄今为止,COF基电极很少满足高容量、可循环性和速率性能的要求。将噻唑部分加入到有机支架中,可以制备π共轭和晶体有机电极,并利用偶氮功能一步实现快速双电子转移。由于良好的化学稳定性和高的平面外导电性,噻唑连接的COF电极在10 C下进行了5000次循环,获得了≈2800 W kg1的高功率密度。相比之下,携带β-酮烯胺和亚胺连接体的COF由于缺乏结构稳定性而表现不佳。在这项研究中,证明了COF中键的设计是稳定氧化还原反应的关键,并展示了构建高性能锂有机电池COF电极的基本原理。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/aenm.202003735

15. Adv. Energ. Mater.:浓盐电解质中优先离子相互作用对锂金属电池的协同效应

锂金属电池(LMB)具有比任何商用锂电池更大的比容量。然而,过多的枝晶生长和低的库仑效率是阻碍LMB商业化的主要障碍。在这项研究中,选择了两种不同的盐,二氟磷酸锂(LiDFP)和二(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI),用于浓电解系统。通过混合具有巨大不同的阴阳离子相互作用能的盐,可以调节电解质中的离子溶剂化结构,以提高LMBs的物理/电化学性能,抑制Li枝晶生长。在所研究的电解质体系中,1,2-二甲氧基乙烷中的2.2 m LiDFP+1.23 m LiTFSI由于其高电导率(6.57 mS cm-1)、CE(98.3%)和形成极为稳定的固体-电解质界面层而被认为是一种很有前途的电解质体系。本文介绍的双盐电解液以及相关概念为商业化LMB提供了一条新的途径。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/aenm.202170040

16. Adv. Energ. Mater.:具有超高体积能量密度的高压钾离子微型超级电容器,适用于可穿戴压力传感器系统

为了适应柔性,可穿戴和可植入微电子器件的快速发展,对具有机械鲁棒性,高压和高度兼容集成的小型化和集成式能量存储设备的需求非常迫切。在这里,研究者们通过使用MXene衍生的钛酸钾(KTO)纳米棒阳极和多孔活化石墨烯(AG)阴极来合理设计钾离子微超级电容器(KIMSC),为灵敏集成的压力传感系统提供动力得益于KTO纳米棒的先进纳米结构,它提供了145 mAh g-1的高钾离子存储容量。值得注意的是,构建的KIMSC具有3.8 V的大工作电压窗口,胜过先前报道的微型超级电容器。此外,由于主要的电容机制以及KTO中K阳离子的可逆嵌入/脱嵌和吸附/解吸的微小体积变化,KIMSC具有强大的速率能力和出色的电容保持能力,可实现34.1 mWh cm-3的超常体积能量密度。(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子在AG上的合成更重要的是,与柔性基板上的无线压力传感器兼容集成的KIMSC可以监视人体运动。因此,这项工作不仅为设计高性能KIMSC提供了见识,而且为KIMSC供电的柔性电子器件提供了一个蓝图。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/aenm.202003835

17. Adv. Energ. Mater.:钠离子电池:探索硬碳中准金属钠对钠离子电池的储能机理

硬碳(HC)是钠离子电池(SIB)最有希望的负极材料,尽管如此,对HC中钠存储机理的了解仍然非常有限。作为存储机制的重要方面,迄今为止,尚未清楚地揭示出存储在HC中的钠的稳态。研究者们在理论计算的基础上,揭示了电化学反应过程中准金属钠的形成机理以及钠与碳之间的准离子键。通过用傅立叶变换红外光谱法,气相色谱法和核磁共振法分析反应产物,可通过在HC电极与乙醇之间的特定反应进一步确认准金属钠的存在。此外,根据特定的化学反应,完全溶解的HC的组成估计为NaC6.7,在SIBs中蔗糖衍生的HC的相应容量经计算为333.4 mAh g-1,与实验结果非常吻合。这项工作有助于揭示钠的稳态,并从电荷转移的角度提高对HC中钠存储行为的了解。另外,所提出的方法也有望为研究其他电极系统中钠的储存机理铺平道路。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/aenm.202170041

18. J. Am. Chem. Soc.:通过二次沉积将量子点敏化太阳能电池的效率提高到15%以上

低负载是限制量子点敏化太阳能电池(QDSC)性能的瓶颈之一。尽管以前依靠静电相互作用进行的QD二次沉积可以改善QD负载,但是由于引入了新的复合中心,它无法增强光电压和填充因子。在此,研究者们在不引入新的重组中心的情况下,通过在QD预敏化的光阳极周围形成金属羟基氧化物层来创建新的吸附位点,从而开发了便利的QD二次沉积方法。MgCl2溶液处理的Zn-Cu-In-S-Se(ZCISSe)QD敏化的TiO2薄膜电极已被选作模型设备来研究这种二次沉积方法。实验结果表明,另外38%的QD作为单层固定在光电阳极上。由于增加了QD负载并同时增强了光收集能力和减少了电荷复合,因此不仅光电流而且光电压和填充因子都得到了显着提高。产生的ZCISSe QDSC的平均PCE从最初的13.54%(Jsc = 24.23 mA cm-2,Voc = 0.789 V,)提高到15.31%(Jsc = 26.52 mA cm-2,Voc = 0.802 V,FF = 0.720)。FF = 0.708)。此外,液接面QDSC的新认证PCE记录达到15.20%。
原文链接:
https://doi.org/10.1021/jacs.1c01214

19. Joule: 用于温室的高性能、环保的半透明有机太阳能电池

半透明有机太阳能电池(ST-OSC)可以满足离网和屋顶电源对先进农业活动的巨大需求;然而,只有很少的努力致力于其发展。本文中,研究者使用“绿色”制造温室开发了高性能的光谱工程ST-OSC。通过新设计的四元共混物,获得了OSC,其出色的功率转换效率(PCE)为17.71%。此类四元共混物不仅显示出适合植物吸收的光子透射窗口,而且在非卤代溶剂制造时仍保留了优异的光电性能,导致不透明的PCE占17.43%,ST-OSC的PCE占13.08%(植物生长因子为24.7%),代表由非卤代溶剂制成的性能最佳的OSC。在ST-OSC过滤光下,植物生长良好,与玻璃下的生长相当。这项工作提供了一种有效的方法来构建具有前途光明的有机太阳能电池,如生态友好型温室光伏电池。
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.02.010

20. Mater. Today.: 二维有机-无机金属卤化物(PA)2(MA)2M3I10用于钙钛矿太阳能电池的高载流子迁移率和显著的光伏性能

二维Ruddlesden-Popper(2DRP)金属卤化物因其高稳定性,低自掺杂水平和长寿命的自由载流子而在光伏应用中引起了广泛关注。其中,(PA)2(MA)2Pb3I10本身表现出优异的候选性能,与许多其他2DRP金属卤化物相比,具有更高的耐湿性以及更高的耐热性和光稳定性。研究者们通过研究光电和载流子传输特性以及(PA)2(MA)2M3I10型金属卤化物作为光伏吸收剂的光伏性能来研究无铅替代品,其中M = Pb ,Cd,Cr,Cu,Ge,Mn,Ni,Sn,Yb,Zn。我们的结果表明,当Sn,Cd,Mn,Ge,用Zn和Zn代替Pb。特别地,(PA)2(MA)2Pb3I10具有最大的斯托克斯位移和Huang-Rhys因子,同时表现出最佳的光致发光趋势和最宽的发射性质。(PA)2(MA)2Ge3I10表现出最优异的载流子传输能力,其电子和空穴载流子的迁移率分别为73cm2V-1s-1和43cm2V-1s-1,甚至可以与3D对应对象。此外,基于经验能量损失(0.5eV),(PA)2(MA)2Zn3I10的最高功率转换效率预计达到23.36%,这非常接近Shockley-Queisser极限,因此将其表征为合适的功率转换效率。光伏应用吸收剂。这些发现为设计和开发针对光伏太阳能电池设备未来应用的无铅2DRP金属卤化物提供了新的策略。
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.02.007

21. Adv. Funct. Mater.:通过表面钝化和光管理策略稳定实现高效的整体串联钙钛矿/ PbS量子点太阳能电池

研究者们报道了高效稳定的2端钙钛矿/PbS量子点(QDs)串联太阳能电池,其中钙钛矿太阳能电池(PSC)作为前电池,带窄隙的PbS量子点器件作为后电池。具体来说,利用SnO2钝化的ZnO纳米线(NWs)作为PSC前端电池的电子传输层,形成了功率转换效率最高为22.15%的单电池PSC,是目前文献中效率最高的基于NWs的PSCs。通过CdCl2对PbS量子点进行表面钝化,器件的开路电压提高,PCE为8.46% (量子点的带隙为0.92 eV)。经过适当的优化,可以得到稳定PCEs分别为17.1%和21.1%的2T和4T串联装置,其中2T串联装置的效率在该设计的文献报道中最高。有趣的是,在连续光照下,2T串联细胞在500小时内表现出良好的运行稳定性,PCE损耗仅为6%。更重要的是,由于PbS QDs优越的空气稳定性,这个没有任何包装的设备在相对湿度控制为65%的环境中放置70天后,表现出了令人印象深刻的环境稳定性(几乎没有变化)。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/adfm.202010623

22. Adv. Funct. Mater.:单源策略增强高效稳定CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池的无掺杂空穴传输层

与有机-无机杂化材料相比,全无机钙钛矿因其出色的热稳定性而成为有前途的光伏材料。但是,在高温或苛刻的操作条件下,较差的薄膜质量和掺杂的空穴传输层(HTL)倾向于使钙钛矿降解。为了解决这些问题,研究者们提出了一种使用相同聚合物供体材料(PDM)通过反溶剂工程同时掺杂CsPbI2Br钙钛矿薄膜和制造HTL的单源策略。掺杂有助于钙钛矿膜的生长并形成自上而下的梯度分布,从而生成具有增大的晶粒尺寸和降低的缺陷密度的CsPbI2Br。作为HTL的PDM抑制了能垒并形成了有利于空穴提取的电接触,并组装成指纹状的形态,从而提高了导电性,从而促进了无掺杂HTL的产生。基于这种使用PBDB-T作为PDM的单源策略,具有无掺杂HTL的CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池可实现16.40%的功率转换效率(PCE),这是全无机CsPbI2Br中报道的最高PCE之一。带有无掺杂HTL的pero-SC。重要的是,这些器件即使在以Ag为顶部电极的情况下,也能在85°C的高温下表现出最高的热稳定性,并且在连续照明下仍具有良好的操作稳定性,并具有良好的通用性。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/adfm.202010696

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