能源周报：Science、Nat. Energy、Angew、Joule、Matter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. Adv. Funct. Mater.：在金属氧化物微粒上构筑碳纳米管网络的金属催化剂设计高性能高压锂离子电池电极

碳纳米管（CNTs）基材料因其优异的性能和优异的性能而备受关注。在此，由金属催化剂（例如Co、Ni或Cu）触发的新CNTs网络构建在金属氧化物（例如，MnO）微粒上，从而提高了Co-MnO@C-CNT锂离子电池（LIB）阳极性能。展现了1050 mAh g⁻¹的极高容量、超过10 A g⁻¹的超高倍率容量和超过500次循环的长寿命。当使用富镍阴极（例如，LiN_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂）并在4.5 V以上的高压下充电时，Co-MnO@C-CNT的最大特点在LIBs中得到进一步确认。在150次循环中，1 C下保持71.5%的高容量保持率。这种优越的性能与碳纳米管网络有关，它不仅可以作为快速离子/电子传输的“高速公路网络”，而且可以缓冲结构的变化。此外，金属纳米粒子还可以提高导电性，催化金属氧化物的脱锂，从而提高可逆性和长期循环性。本研究为碳纳米管基功能材料的制备开辟了一条新的途径，同时也探索了金属氧化物基阳极在高性能电池中的潜在应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202009122

2. Adv. Funct. Mater.：高能密度固体电池阴极中电子与离子双导电聚合物界面的构建

固态电池复合阴极中的固-固界面面临着物理接触不良、化学副反应、暂时分离和Li⁺/e^-转移缓慢等棘手问题。开发具有高效固-固界面的复合阴极的关键材料对于提高固态电池的库仑效率、循环寿命和能量密度至关重要。本文以锂化聚乙烯醇缩甲醛衍生的锂离子单离子导体（LiPVFM）、二氟硼酸锂（LiODFB）和导电聚合物为基础，通过分子间相互作用制备了用于复合阴极的电子和离子双导电聚合物（DCP）。交联、配位和氢键效应使DCP具有68.9 S cm⁻¹的高电导率、Li⁺离子电导率（2.76×10⁻⁴ S cm⁻¹）、6V以上的大电化学窗口和6.8GPa的高模量。此外，DCP还可以在活性材料粉末上形成涂层，通过缓冲锂化/脱锂过程中的内应力来保持结构的完整性，同时与少量的碳纳米管一起构筑长、短距离的电子/离子导电通道。刚性和柔性DCP基复合阴极能够实现固态电池的稳定循环，高负载高达11.7 mg cm⁻²，活性材料含量高达90 wt%，无需集流器。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202170091

3. Adv. Energ. Mater.：数据驱动的锂离子电池安全风险预测

不可避免的安全问题促使电池工程师在电池系统设计上变得更加保守；然而，与电池有关的事故仍然经常出现在头条新闻中。识别、理解和预测安全风险已成为进一步加快技术和行业发展的优先事项。然而，不同的负载情况、显著不同的应力诱发短路机制以及高度耦合的机械-电化学安全行为仍然是巨大的挑战。在此，安全风险被称为内部短路机械触发的概率，以反映锂离子电池的安全相关行为。基于一个力学模型和实验结果，生成了一个足够的数据集，包括应变状态和相应的安全风险，包括圆柱形和袋装电池、各种荷电状态和加载条件。利用机器学习工具结合建立的有限元力学模型对电池的安全风险进行预测。结果对试验数据具有较高的精度（平均短路预测偏差的相对误差小于6.2%）。这项工作巩固了安全风险的概念，并强调了物理学与数据驱动建模方法相结合预测储能系统安全行为的前景。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003868

4. Adv. Energ. Mater.：锂氧电池中具有直接Li₂O₂生成/分解催化能力的MoSe₂@CNT核壳纳米颗粒促进剂

锂氧电池充放电过程中产生的强氧化剂中间体和副产物是导致其电化学性能下降的主要原因。寻找直接生成/分解Li₂O₂的高效催化剂是LOBs发展的关键。在这项研究中，核-壳纳米结构MoSe₂@CNT利用均匀的MoSe₂涂层，通过简单的水热策略有目的地合成，以解决负的中间产物和副产品问题，从而提高电池性能。连续多壁MoSe₂层不仅可以作为晶粒促进剂，在高速率下诱导Li₂O₂等轴晶在阴极表面的初始形核和长大，而且可以防止碳与电解液间腐蚀副产物的形成。此外，密度泛函理论（DFT）的计算揭示了2D MoSe₂的本征层依赖性直接生成/分解催化能力以及放电/充电过程中LiO₂可避免的反应途径，从理论上揭示了Li₂O₂的直接外延生长机制。因此MoSe₂@CNT阴极比容量超过32000 mAh g⁻¹，具有优异的倍率性能，在500mA g⁻¹的高倍率下具有280次循环的超长循环寿命。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003263

5. Adv. Energ. Mater.：高性能水性混合电容器用多孔刺壳型三维还原氧化石墨烯气凝胶复合阳极

水性混合电容器（AHCs）具有安全、廉价、环保等优点，是一种很有发展前途的电化学能源装置，但其低能量和低功率密度的特点有待于克服。本文提出了一种实现高能量密度和超快可充式AHCs的策略。通过多价镍和钴态获得高容量的阴极材料，并包含用于快速离子转移的多个介孔通道和用于与电解质离子有效接触的超细纳米粒子，合成了一种带刺的核壳导电多价金属硫化物。此外，负载在具有介孔孔的三维碳结构上的Fe_1−xS阳极单元的多价金属状态即使在非常快的充电速率下（20 A g⁻¹，≈86.4 C速率）也能获得高容量。提出的AHC利用了电容和扩散控制反应的优点。它的高能量密度（高达120.5 Wh kg⁻¹）超过了最先进的AHCs，超快的可充电功率密度（高达23998 W kg⁻¹）超过了电池型反应的100倍，并为超过50000次充放电循环提供了长寿命稳定性。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202170044

6. Adv. Energ. Mater.：镍钴硫氧化物纳米线作为钠离子电容器高级阳极的研究进展

过渡金属氧化物因其容量大、成本低而在钠离子电容器（SICs）中具有巨大的应用潜力。但导电性差，结构脆弱，阻碍了其发展。本文合成了核壳型镍钴氧硫化物（NCOS）纳米线，并证明其是一种先进的SICs阳极。具有多个阳离子价态的双金属硫氧化合物能促进钠离子的吸附和氧化还原反应，大量的缺陷能适应钠化/脱钠过程中的体积变化，同时核壳结构为钠离子的快速转移提供了丰富的通道，从而协合地使钠离子的吸附和氧化还原反应得以进行NCOS电极具有很高的可逆钠离子存储容量（0.1A g⁻¹时为1468.5 mAh g⁻¹）和良好的循环性能（1000次循环后容量保持率为90.5%）。原位X射线衍射分析揭示了NCOS中钠存储的插入和转化机理，并通过动力学分析和理论计算进一步验证了NCOS的增强能力。最后，由NCOS阳极和硼氮共掺杂碳纳米管阴极组成的SICs提供了205.7 Wh kg⁻¹的能量密度、22.5 kW kg⁻¹的功率密度和出色的循环寿命。这些结果为设计基于双金属二酐化合物的高性能储钠阳极提供了一种有效的策略。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202100408

7. Adv. Funct. Mater.：全温全固态Ti₃C₂T_x/芳纶纤维超级电容器，电容性能和灵活性达到最佳平衡

以蒙脱石片/聚乙烯醇有机水凝胶（F‐MMT/PVA-OHGE）为电解质和隔膜，Ti₃C₂T_x/ANF‐5%（T/A‐5）纤维为电极，组装了全固态柔性对称纤维超级电容器（FSCs），其中，T/A-5纤维是以分层的Ti₃C₂T_x纳米片为组装单元，以5%的芳纶纳米纤维（ANF）为功能添加剂，在0.5m FeCl₂溶液的凝固浴中采用湿法纺丝法制备的。T/A‐5杂化纤维在3 m H₂SO₄电解液中的比容量为807 F cm⁻³，机械强度为104 MPa，电导率为1025 S cm⁻¹。组装的F‐MMT/PVA-OHGE T/A‐5 FSC在10000次充放电循环后，在电流密度为5 A cm⁻³时，不仅显示出295 F cm⁻³的比电容和91%的电容保持率，而且最大体积能量密度为26.2 mWh cm⁻³。同时，组装后的器件在-40～80℃的较宽温度范围内具有良好的柔性和良好的电容性能，在不同的弯曲度下保持了FSC的电化学性能。本研究为全固态对称柔性FSCs的设计与组装提供了一种有效的策略，使其电容性能与柔性达到最佳平衡。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202010944

8. Angew. Chem. Int. Ed.：基于非共价分子内相互作用和端基工程的有机太阳能电池用高性能非熔环电子受体

未熔合环电子受体（UREAs）因其合成路线简单、产率高、成本低等优点，近年来受到广泛关注。然而，脲基有机太阳能电池（OSCs）的效率仍然远远落后于熔合环电子受体（FREAs）。本文设计并合成了一系列具有S···O非共价分子内相互作用的脲类化合物。在主链中引入π延伸端基后，通过微调多重氟化的程度，精确地调整了电子性质、电荷输运、薄膜形态和能量损失。结果，实验室的PCE达到了创纪录的14.53%，基于尿素的设备的PCE达到了13.8%。这一贡献表明，结合非共价构象锁和π扩展端基工程的策略是探索高性能脲类化合物的一种简单而有效的方法。

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https://doi.org/10.1002/anie.202100390

9. Nat. Energy：通过磺酰胺基电解质实现商用锂金属电池中的超高电压富镍层状正极

通过增加充电电压范围，在锂金属电池中使用LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂可获得的电池比能量大于400 W h kg^-1。然而，高镍正极在超高电位下的稳定循环极具挑战性。在这里，我们报告了合理设计的基于磺酰胺的电解质可以使锂金属电池中的商用LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电极稳定地循环，其截止电位高达4.7V。与商用碳酸盐电解质相比，该电解质不仅抑制了副反应，应力腐蚀开裂，过渡金属溶解和正极侧的阻抗增长，而且还实现了高度可逆的锂金属剥离和镀覆，从而导致了紧凑的形貌和低粉化。组装的锂金属电池在100个循环中提供的比容量大于 230 mA h g^-1，平均库仑效率大于99.65％。即使在苛刻的测试条件下，4.7 V锂金属电池也可以在90个循环中保持大于 88％的比容量，从而提高了商用锂金属电池的性能。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00792-y

10. Nat. Energy：压延时效期间锂金属负极的腐蚀及其微观成因

可充电锂金属电池必须具有较长的循环寿命和自放电寿命（在断路存放期间保持容量）。一直特别强调延长锂金属负极的循环寿命，但对自放电老化的了解却很少。在这里，我们表明，仅经过24小时的老化，锂金属电池就会损失至少2-3％的容量，而与电解质的化学性质无关。压延老化期间容量的这些损失也缩短了锂金属电池的循环寿命。冷冻电镜显示，锂的化学腐蚀和固体电解质中间相（锂金属上的钝化膜）的连续生长会导致容量损失。具有长循环寿命的电解质不一定形成对化学腐蚀具有更大抵抗力的固体电解质中间相，因此功能性电解质必须同时最小化固体电解质中间相的生长速率和电沉积的锂金属的表面积。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00787-9

11．ACS Energy Lett.：高稳定性锂金属电池酯基电解质中的溶解-沉淀动力学

在酯基电解质中溶解更多的硝酸锂是稳定锂金属电池中锂金属负极的一种有前途的方法。考虑到硝酸锂的最大溶解度是由硝酸锂的解离（溶解）与锂离子和硝酸根的溶剂化（沉淀）之间的动态平衡决定的，我们报道了一种溶剂化结构，由低介电常数的二乙酸酯与碳酸亚乙酯混合作为助溶剂，可防止阴离子和阳离子被乙二醇重组。乙二醇二乙酸酯中未配位的羰基在溶剂化结构中可防止阳离子和阴离子的重组。随着硝酸锂的溶解度增加建立了新的离解-重组平衡。因此，设计的具有高硝酸锂溶解度的酯基电解质可实现具有高库仑效率和长循环寿命的锂金属电池。我们的发现表明，低介电常数的溶剂可以通过防止阴离子和阳离子的重组来改变阳离子的溶剂化结构，并增加盐的溶解度。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00149

12. Joule：高电位锂离子电池一个被忽视的问题：导电碳抑制阴离子的嵌入

为了提高电池的能量密度，已经对高压锂离子电池进行了广泛的研究。然而，尽管提出了各种策略来克服高电位正极的问题，例如电解质氧化和过渡金属溶解，但是它们的循环稳定性仍然很差。在本文中，我们报告了阴离子嵌入正极导电碳中的问题，这是一个被忽视但仍然很关键的问题。我们提出了一种基于环丁砜的高浓度电解质，该电解质可通过两种机理防止阴离子插层：（1）通过其强大的阴离子-锂离子相互作用为插层提供高活化障碍，以及（2）通过形成含硫的阴离子-阻止电解液衍生的中间相。这种电解质与氧化乙炔黑一起使用，具有氧化稳定性，但通常易于阴离子嵌入，可实现Li₂CoPO₄F /石墨全电池（截止电压等于5.2 V）的稳定运行，在1,000次循环后保持93％的容量，并且平均库仑效率大于99.9％。这是在商业水平上增强大于5 V锂离子电池可逆性的关键策略。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435121000933?via%3Dihub

13. Adv. Energ. Mater.：基于不可燃离子液体的局部高浓度电解质可实现高性能锂金属电池

高性能锂金属电池的发展需要先进的电解质，同时具有高安全性，高离子电导率，宽的电化学窗口和良好的抑制锂枝晶生长的能力。本文中的一种不可燃的基于离子液体的局部高浓度电解质，由双（氟磺酰基）酰亚胺锂盐，N-甲基-N-丙基-哌啶双（氟磺酰基）酰亚胺组成设计用作离子液体的溶剂，以及1,1,2,2-四氟乙基-2-2,2,3,3-四氟丙基醚作为稀释剂。1,1,2,2-四氟乙基-2-2,2,3,3-四氟丙基醚的引入大大降低了纯离子液体电解质的粘度和成本，提高了其离子电导率，并增强了其润湿隔膜表面的能力。利用拉曼光谱，理论模拟，扫描电子显微镜和X射线光电子能谱系统地研究了这种电解液中的锂离子溶剂化结构，锂沉积行为和固体电解质中间相的形成。提出了一种合理的机制来稳定固态电解质的形成和均匀的锂沉积行为。由于其出色的抑制锂枝晶的能力，这种新型电解液表现出高的平均库仑效率（在铜 / 锂电池中800个循环为99.4％），极其稳定的循环性能（在锂对称电池中10 mA cm^-2的电流密度下可循环5000次），以及在磷酸铁锂电池系统中具有出色的循环性能和倍率能力。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003752

14. 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：机械化学法制备的三价铁离子取代的Li₂ZrCl₆

由于硫化物和氧化物固体电解质的综合优势，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（例如Li₃YCl₆）被认为是全固态材料发展的突破性进展。然而，昂贵的中心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：通过机械化学方法产生的六方密堆积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时锂离子的电导率较低，为5.7×10^-6 S cm^-1。相反，通过球磨法可得到具有4.0×10^-4 S cm^-1的高锂离子电导率的六方密堆积的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协同分析所探测到的，可将Li_2.25Zr_0.75Fe_0.25Cl₆的锂离子电导率大幅提高至约等于1。与使用传统的Li₆PS₅Cl相比，使用Li_2+xZr_1-xFe_xCl₆时，具有更好的界面稳定性。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

15. Adv. Energ. Mater.：金属MoS₂纳米花修饰的石墨烯纳米片催化提高锂硫电池的容量和循环寿命

高硫负载是实现锂硫电池所承诺的高能量密度的关键。然而，在按比例增加硫负载期间，存在严重的问题，例如差的倍率性能和循环稳定性。正极和隔膜的系统修饰都有可能通过增强多硫化物的吸附和催化转化来解决这些问题。在此，有人建议在正极和隔膜上对硫缺陷的金属1T-MoS₂纳米花掺杂的石墨烯进行系统修饰。如此开发的电池具有出色的可循环性，在500个循环中的容量保持率为71.7％。重要的是，即使在4.27 mA cm^-2的高电流密度下，也可获得稳定的循环能力和1360 mAh cm^-3的高体积容量，并具有5.1 mg cm^-2的高硫负载。电化学性能甚至可与最先进的碳基硫电池媲美。这项工作为配备高硫负载的高能量密度锂硫电池的实施提供了宝贵的指导。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003718

16. Adv. Funct. Mater.：通过限制水分子通过凝胶正极实现的高性能准固态钠空气电池

与锂空气电池相比，可充电钠空气电池具有较高的理论比能量密度，较低的成本和较低的充电电位，因此备受关注。但是，要获得高性能钠空气电池，就需要高纯度氧气作为工作环境，这阻碍了它们作为高能量密度电池的应用。尽管钠空气水系电池可以在空气环境中运行，但是钠空气水系电池的长循环寿命和高安全性仍然是挑战，因为水系电解质是易挥发的。在这里，报道了一种利用凝胶正极的准固态钠空气电池，该正极由单壁碳纳米管和室温离子液体组成，具有很高的安全性和在0.1 mA cm^-2的电流密度下显示出125个循环（528小时）的长循环寿命，这比准固态钠氧气电池的性能还好。原位XRD表征表明，周围空气中的水逐渐沉积在凝胶正极的表面上，形成水分子层，这有助于热力学上以高传导率生成氢氧化钠可溶性放电产物。这项工作对于开发和推广钠空气电池的实际应用至关重要，这为固态金属空气电池的设计开辟了新途径。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202011151

17. ACS Energy Lett.：效率> 10％的稳定B-γCsSnI₃基钙钛矿太阳能电池的局部电子密度工程

具有低毒性和优异的光电性能的黑色斜方晶体（B-γ）CsSnI₃是钙钛矿太阳能电池（PSC）的有希望的候选者。但是，由于B-γCsSnI₃的PSC的性能远低于其铅基或有机锡基的PSC，这是由于在环境空气条件下Sn²⁺大量形成Sn⁴⁺所致。在此，研究者们通过用邻苯二甲酰亚胺（PTM）添加剂设计局部电子密度，可以限制CsSnI₃中这种氧化。设计了NH的孤电子对和PTM的两个CO单元以与Sn²⁺形成三叉配位键，从而降低了缺陷密度并形成了相对有序的钙钛矿薄膜。改性的刚性和柔性B-γCsSnI₃基PSC的最高效率分别为10.1％和9.6％。这些封装的器件分别在惰性（60天），环境（45天）和1个太阳光连续照明（约70°C（2000分钟））下保持其初始效率的94.3％，83.4％和81.3％。

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00342

18. Nat. Commun.：用抗溶剂制备高效钙钛矿太阳能电池的一般方法

通过反溶剂工程沉积钙钛矿薄膜是钙钛矿光伏技术研究中使用的一种非常普遍的方法。本文中，研究者们报道了一种通用方法，该方法允许通过任何抗溶剂通过控制反溶剂的施加速率来制造高效钙钛矿型太阳能电池。通过由14种不同的抗溶剂制备的钙钛矿层的详细结构，组成和微观结构表征，我们确定了影响钙钛矿层质量的两个关键因素：有机前体在抗溶剂中的溶解度及其与主体溶剂的混溶性钙钛矿前体溶液）结合在一起，以在抗溶剂施加步骤中产生速率依赖性的行为。利用这一点，我们使用多种抗溶剂生产功率转换效率（PCE）超过21％的设备。此外，我们证明采用最佳的抗溶剂应用程序可以从各种各样的前体化学计量学中制造出高效的太阳能电池。

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https://doi.org/10.1038/s41467-021-22049-8

19. Nat. Commun.：一种分子光敏剂可获得1.24 V的Voc，从而使以铜(II/I)为基础电解质的高效稳定染料敏化太阳能电池成为可能

开发具有高开路光电压（Voc）的光敏剂是提高共敏化太阳能电池的功率转换效率（PCE）的关键策略。在这里，研究者们展示了经过精心设计的有机光敏剂，编码为MS5，其特征在于庞大的供体N-（2'，4'-双（十二烷氧基）-[1,1'-联苯] -4-基）-2'，4' -双（十二烷基氧基）-N-苯基-[1,1'-联苯] -4-胺和电子受体4-（苯并[c] [1,2,5]噻二唑-4-基）苯甲酸。将MS5与铜（II / I）电解质一起使用可使染料敏化太阳能电池（DSC）达到1.24 V的Voc，Voc不足可低至130 mV，理想因子仅为1.08。MS5与较宽的光谱响应染料XY1b的共敏化可产生高效稳定的DSC，在标准AM1.5 G，100 mW cm^-2的太阳辐射下，PCE为13.5％。值得注意的是，在环境光下，共增感太阳能电池（有效面积为2.8µcm²）在PCE方面达到了创纪录的34.5％，使其成为低功率电子设备的环境光收集能源非常有吸引力。

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https://doi.org/10.1038/s41467-021-21945-3

20. Matter: 小颗粒作为钙钛矿太阳能电池中的复合热点

钙钛矿块体及其界面处的非辐射复合阻止了光伏性能达到肖克利-奎塞尔极限。尽管已经广泛讨论和证明了界面复合，但是本体复合，尤其是晶界的影响仍在争论中。大多数研究探索了晶界在钙钛矿薄膜而不是器件上的作用，因此很难将薄膜性能与器件的性能联系起来。在这里，研究者们通过两种不同的方法系统地研究了晶界对钙钛矿太阳能电池性能的影响。通过将实验表征与理论装置仿真相结合，我们发现晶粒边界处的重组受到扩散的限制，因此与晶粒面积成反比，为3/2的幂。因此，钙钛矿活性层上普遍存在着作为复合热点的小晶粒，这决定了钙钛矿太阳能电池的光伏性能。

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https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.02.020

21. Adv. Energ. Mater.: 图案化的刀片涂层策略可增强设备的可重复性并优化有机太阳能电池的形貌

在多尺度范围内的形态演化动力学是一个具有挑战性的问题，这对于高性能有机太阳能电池（OSC）的工业制造至关重要。研究者们发现了一种创新的策略，该策略在环境条件下使用带图案的刀片打印基于非富勒烯（NF）的设备。专门设计的带有微圆柱阵列的图案化叶片可在高拉伸应变速率和剪切应变速率下合理控制流体流动，以增强叶片涂覆过程中的侧向质量传输。比较印刷聚合物：NF共混膜在不同速度下的图案化刀片和普通刀片，发现了优化共混膜形态的有趣途径。图案化刀片印刷的PM6：Y6薄膜的PCE为15.93％，而普通刀片的PCE为14.55％。通过原位和异位形态表征技术，使用带图案的叶片可诱导PM6链构象变化，从而使Y6更快，更有效地结晶。这种改进的共混物形态使得有利的电荷转移和传输能够实现优异的器件性能。带有图案的刀片在宏观尺度上降低了粘滑效应，从而使涂膜促进装置的再现性更加平滑。报告了在高效大型设备中的应用，证实了对图案化刀片设计的选择。与设备工程，形态演化动力学合作的努力将实现OSC的可重现性并使其大规模商业化。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202100098

22. Adv. Energ. Mater.：调整介孔碳电极中混合钙钛矿的尺寸以进行II型能带对准和增强可印刷无孔导体钙钛矿太阳能电池的性能

可印刷的无孔导体钙钛矿太阳能电池（PSC）由于其高稳定性和简单的制造工艺而引起了广泛的研究关注。然而，在没有空穴传输层的情况下，电池遭受了严重的潜在损失。研究者们通过后处理，降低了介孔碳电极中钙钛矿吸收剂的尺寸。低维钙钛矿具有宽带隙并形成II型能带排列，有利于定向电荷传输，从而提高了器件性能。对于使用MAPbI₃（MA =甲基铵）作为光吸收剂的电池，后处理后的开路电压（V_OC）从0.92 V显着提高到0.98 V，总体效率为16.24％。对于基于FAPbI₃（FA = Formamadinium）的电池，V_OC为1.02 V时可达到17.47％的高效率，这都是可印刷的无孔PSC的最高报道值。该策略为调节基于介观钙钛矿的光电器件的能级对准提供了一种简便的方法。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202100292

23. Adv. Funct. Mater.：用于所有聚合物太阳能电池的蒽二酰亚胺聚合物的结晶度和取向操纵

携带电子的聚合物在各种光电应用中是非常需要的，但仍然很稀少。研究者们首次报道了两种分别以噻吩和联噻吩为共聚单体的蒽二酰亚胺（ADI）聚合物作为全电子太阳能电池（all-PSC）中的电子受体材料。通过掠入射X射线衍射和光致力显微镜详细研究了两种聚合物薄膜的结晶度和取向以及它们与不同供体聚合物的共混物对光伏性能的影响。发现分子的结晶度和取向决定了共混膜的形态，供体和受体聚合物具有相似的高结晶度和相同的面朝取向有利于获得优异的光伏性能。根据这一原理，可以挑选出合适的供体聚合物与ADI受体聚合物匹配，从而为所有PSC带来约7％的令人印象深刻的效率。这项工作表明ADI聚合物有望成为受体材料，并为筛选所有PSC的供体和受体聚合物组合提供指导。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202011049

24. Science：在室温和高湿度下稳定黑相甲脒钙钛矿的形成

对于太阳能电池来说，在各种环境条件下稳定黑相甲脒碘化铅（α-FAPbI₃）钙钛矿被认为是必要的。但是，α-FAPbI₃的温度敏感性以及在其加工过程中严格控制湿度的要求仍然面临挑战。在这里，研究者们报告了基于从离子液体甲胺甲酸生长的垂直排列的碘化铅薄膜，无论湿度和温度如何，稳定的α-FAPbI₃的合成。垂直生长的结构具有许多纳米级离子通道，这些通道促进了碘化甲铵渗透到碘化铅薄膜中，从而快速，稳健地转化为α-FAPbI₃。获得了具有24.1％的功率转换效率的太阳能电池。未封装的电池在85°C和连续的光应力下，分别保持其初始效率的80％和90％达500小时。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/371/6536/1359

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