能源周报：Nat. Energy、Nat. Mater.、Angew、AEM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. ACS Energy Lett.：超快充电电池中单个有机分子的协同构象变化

我们揭示了氧化还原反应过程中单个有机分子的构象变化首次带来了令人印象深刻的电池性能。我们提出模型材料，一种苯氧嗪三酮衍生物，作为锂离子可充电电池的一种新的具有氧化还原活性的生物启发性单分子。苯氧嗪三酮作为正极提供了高放电容量（298 mAh g^-1）和快速倍率容量（在10 C时容量保持率为65％）。我们详细阐述了锂离子偶联的氧化还原反应过程中苯氧嗪三酮的氧化还原机理和反应途径。锂耦合电子转移反应过程中苯氧嗪三酮的分子结构改变使得锂-苯氧嗪三酮与碳之间存在强烈的π-π相互作用，这通过操作拉曼光谱和密度泛函理论计算得到了证明。我们的工作提供了有关在锂离子偶联的氧化还原反应过程中单个分子的构象分子转换的深入了解，并深入了解了新型有机电极材料的设计。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00560

2. Adv. Funct. Mater.：锂离子电池中无模板的碳包覆氧化硅空心球作为超稳定负极的分子聚合工程

具有空隙保留结构的碳包覆氧化硅复合材料是锂离子电池的理想负极。但是，均匀分散的氧化硅和碳组分的便捷且可控制的合成并同时引入大量空隙仍然是一个巨大的挑战。在此，设计了一种分子聚合策略来构造用于锂离子电池的碳包覆氧化硅中空颗粒。明智地将三氨基丙基三乙氧基硅烷和二醛分子设计为硅和碳的前驱体，以通过一步的醛亚胺缩合反应生成聚合物空心球（PHS），而无需任何模板和添加剂。使用对苯二甲醛，戊二醛和乙二醛作为交联剂可获得一系列聚合物空心球，这表明该策略具有很高的可调性。重要的是，聚合物空心球的原位热解保证了在纳米簇规模的碳空心壳中均匀掺入氧化硅（<5 nm）。所得的碳包覆氧化硅中空球表现出出色的锂离子存储行为，包括循环寿命，库仑效率和倍率性能。优异的性能归因于碳基质和中空结构中分散良好的氧化硅纳米团簇。这种分子聚合方法不仅使硅基空心复合材料成为有效且可扩展的负极材料，而且还为无模板空心结构的可控合成开辟了一条新途径。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101145

3. Adv. Funct. Mater.：改善镁硫电池性能的多金属氧酸盐改性隔膜

镁-硫电池由于其高的体积能量密度，安全性和成本效益而成为后锂电池系统的候选者，引起了相当大的关注。但是，已知的可溶性多硫化物在充电和放电过程中的穿梭效应会导致容量快速衰减，并阻碍了基于硫的电池技术的实现。伴随着正极设计和电解质配制的方法，隔膜的功能化可以用来抑制多硫化物的穿梭。在这项研究中，通过静电纺丝技术制备了涂覆有十钒酸盐基多金属氧酸盐（POM）簇/碳复合材料的玻璃纤维隔膜，并研究了其对电池性能的影响以及对多硫化物穿梭的抑制作用。带有此类涂层隔膜和无腐蚀性Mg[B(hfip)₄]₂电解质的镁硫电池显示出可逆容量和循环稳定性的显著提高。隔膜的功能性改造为改进金属硫电池提供了一种有前途的方法。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100868

4. Adv. Funct. Mater.：镍锌电池正极材料的Ni（II）配位超分子网络结构

镍锌水系可充电电池具有成本低廉和安全可靠的优点。尽管有报道成功实现了高利用率和稳定的锌负极，但由于镍基正极的容量限制和降解，镍锌水系可充电电池的实际应用受到了困扰。据报道，理论容量为128.12 mAh g^-1的镍-配体配位网络结构（NCG）具有快速的法拉第反应，同时由于其丰富的开放的金属位点和灵活的网络结构而保持了良好的可逆性。原位和非原位表征表明，超分子的NCGs的石墨烯纳米片修饰实质上提高了表面电荷并降低了超分子化合物的功函。使用这种石墨烯有机无机混合材料的镍锌电池在0.5 A g^-1时可实现113.8 mAh g^-1的高质量比容量，在2000次循环后保留了其初始容量的50％，即使在电流密度为5.0 A g^-1的情况下，其最大容量仍为43.3 mAh g^-1。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100443

5. Adv. Funct. Mater.：具有保角石墨烯链锁的鲁棒性三元异质结构电催化剂可加快锂硫电池中的双向硫氧化还原

设计高性能的促进非质子电化学的电催化剂对于驱动长寿命的锂硫电池至关重要。然而，关于探测电催化耐久性和保护催化剂活性的研究仍是可望而不可及的。在这里，提供了保角石墨烯链的三元石墨烯-二氧化钛 / 氮化钛（G-TiO₂ / TiN）异质结构是一种有效而稳健的加速硫氧化还原动力学的电催化剂。G‐TiO₂ / TiN异质结构可协同吸附二氧化钛，催化性氮化钛和导电石墨烯，从而为多硫化物和稳定的活性位点提供了丰富的锚固点，进而实现了双向电催化作用。令人鼓舞的是，石墨烯链可确保对内部二氧化钛/氮化钛进行良好的保护，以保持其对硫化学的催化稳定性。正如预期的那样，由三元G-TiO₂/ TiN介导的硫正极具有令人印象深刻的倍率能力（在5.0 C下比容量为698.8 mAh g^-1），良好的循环稳定性（1000次循环中每次循环只有0.054％的低衰减）和在高负载下令人满意的面积容量（在10.4 mg cm^-2的硫负载下面积容量为8.63 mAh cm^-2）。三元异质结构的设计提供了对电催化剂操作和长寿命锂硫电池保护的深入了解。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100586

6. Adv. Funct. Mater.：具有亲锂和低扭曲骨架的复合锂金属负极，可在碳酸盐电解质中实现超高电流和高容量

由于不可控的枝晶生长，特别是在快速循环和深度电镀/剥离过程中，锂金属负极的实际应用受到安全性和可循环性问题的阻碍。在这里，报道了一种复合锂金属负极，该负极通过周期性垂直和亲锂的TiO₂ /聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP）纳米纤维经过表面轧制工艺得到。具有良好亲锂性的TiO₂ / PVP纳米纤维可提供低曲折度和垂直向内的锂离子传输路径，以促进在高面积容量和高电流密度下锂成核和沉积。TiO₂ / PVP壁之间的微米级间隙提供了足够的空间来规避巨大的体积变化，并避免了在重复的深层锂电镀/剥离过程中结构塌陷。独特的结构可在超高电流（12 mA cm^-2）下实现稳定的循环，并能进行高达60 mAh cm^-2的超深度电镀/剥离，并在商业碳酸盐电解质中具有长循环寿命。使用超声透射图观察在袋式电池中的放气行为。当与磷酸铁锂（5 mAh cm^-2），硫正极（3 mAh cm^-2）和高压LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极配对时，复合锂负极具有显着改善的倍率性能和循环稳定性，证明了它平衡锂金属电池的高能量密度和高功率密度。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202009961

7. Adv. Funct. Mater.：钠离子电池界面电容存储的电导率调节

钠离子电池对于电网规模的能量存储非常重要。然而，钠离子的大半径增加了离子嵌入的难度，从而阻碍了快速充电/放电期间的电化学性能。提升倍率性能的常规策略集中在离子扩散的优化上。通过调整电极的电导率来改善界面电容式存储也有望兼具电池高能量密度和电容器高功率密度的特征。受此概念的启发，金属氧化物三维排序大孔结构（3DOM）成为高倍率钠离子电池的最佳负极候选者。以Ni-TiO₂夹层作为概念验证，锐钛矿TiO₂在50 mA g^-1下循环100次后，在半电池中的可逆容量为233.3 mAh g^-1，在全电池中的可逆容量为210.1mAh g^-1。在5000 mA g^-1的高充电/放电倍率下，半电池中的104.4 mAh g^-1和全电池中的68 mAh g^-1也可以获得令人满意的稳定性。电化学动力学的深入分析表明，主导的界面电容式存储可实现钠离子的超快吸收和释放。钠离子电池的电导率和倍率性能之间的这种理解有望指导未来的设计，以实现有效的能量存储。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202101081

8. Nat. Mater.：通过分子扭曲的高性能有机赝电容器

赝电容器是利用独特的电荷存储机制来实现大容量，快速循环的设备。在这里，我们描述了由二酰亚胺和六氮杂萘并萘构成的有机体系，它的比电容为689 Fg^-1，电流密度为0.5 A g^-1，稳定性超过50,000个循环，并且在75 A g^-1的电流密度下表现出空前的性能。我们将该材料整合到两电极设备中，以实际证明其在下一代储能系统中的潜力。通过光谱，理论计算和电化学测量的结合，我们将这种异常高倍率电荷存储的来源确定为表面介导的赝电容。通过强调分子扭曲和互补电子属性在分子成分选择中的重要性，这些结果为创建有机高性能储能材料提供了通用的策略。

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https://www.nature.com/articles/s41563-021-00954-z

9. Nat. Energy：电荷增强型离子选择膜实现长寿命低均化成本聚硫基氧化还原液流电池

多硫化物因其固有的安全性、高能耗、低成本等优点，成为最有发展前途的水溶液氧化还原化学品之一。然而，由于多硫化物的交叉作用，其循环寿命很短，阻碍了其成功的商业化。为了开发具有工业循环稳定性的低成本高容量聚硫液流电池，本文开发了一种电荷增强型离子选择膜，以保留聚硫/碘、抑制膜膨胀和防止水/OH迁移。在100%荷电状态下，多硫化物/多碘化物静态电池在2.9个月（1200个循环）容量衰减率较低（每天0.005%，每个循环0.0004%）。含有4.0M KI/2.0MK₂S₂的液流电池以17.9Ahl⁻¹_{溶质+负电解质}在3.1个月（500次循环）显示出稳定循环。小角X射线散射和原位衰减全反射-傅立叶变换红外/固态核磁共振表明，与商用Nafion膜相比，电荷增强离子选择膜中的水团簇尺寸减小，水运动受到抑制。技术经济分析表明，研制的聚硫液流电池具有长期储能的竞争性平准化储能成本。

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https://doi.org/10.1038/s41560-021-00804-x

10. Angew. Chem. Int. Ed.：安全锂离子电池石墨电极的镀锂边界

石墨一直是实用锂离子电池的主要阳极材料。然而，石墨电极中不受控制的锂离子镀仍然是危及电池寿命和安全的主要瓶颈，这促使人们为消除锂离子镀做出了巨大的努力。本文系统地研究了安全锂离子电池用石墨电极的镀锂边界。一方面，通过确定石墨阳极中均匀镀锂的持久量，该电池的安全性能优于枝晶锂电池。另一方面，由于锂镀层的均匀分布，可以消除“死锂”的存在，并且在可逆电镀/剥离过程中沉积的锂的平均库仑效率可高达99.5%。由于LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂|石墨电池镀锂量有限，库仑效率高，500次循环后容量保持率高达80.2%。这项工作为进一步提高锂离子电池的快速充电能力、低温性能和能量密度提供了新的思路。

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https://doi.org/10.1002/anie.202102593

11. Angew. Chem. Int. Ed.：钉扎效应增强了钠离子电池零应变层状阴极的结构稳定性

层状氧化物作为钠离子电池的正极材料，因其容量大、组成灵活而受到广泛关注。然而，层状阴极在钠化和脱钠过程中往往是热力学和电化学不稳定的。本文首次提出在储钠层状阴极中引入“钉扎效应”和可控的“钉扎点”，以提高结构的稳定性，达到最佳的电化学性能。在Na_0.67Mn_0.5Co_0.5-xFe_xO₂体系中，通过调整铁的投料比，获得了以Na位为钉扎点的过渡金属（TM）的0%、2.5%和7.3%。结果表明，2.5%TM钉扎有利于抑制潜在的板片滑移，提高结构的稳定性，产生0.6%的超低体积变化，保持了钠离子迁移的二维通道。最后，具有最佳TM钉扎的Na_0.67Mn_0.5Co_0.4Fe_0.1O₂阴极提供了超过1000次循环的优异循环性能和高达10C的倍率性能。

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https://doi.org/10.1002/anie.202100917

12. Angew. Chem. Int. Ed.：集成固态锂电池用盐中聚合物电解质和全渗透三维电极的设计

固态锂电池（SSLBs）具有安全性高、能量密度大等优点，但由于固态电解质的离子电导率相对较低、电解质-电极界面电阻大等缺点，其应用前景十分广阔。在此，本文设计了一种具有高室温离子电导率（1.24×10^-4 Scm^-1）的聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基盐中聚合物固体电解质（PISSE），并构建了具有固体电解质三维全渗透的TiO₂/Li-SSLB模型。通过形成聚集的离子团簇，PISSE中产生独特的离子通道，提供比普通聚合物电解质更快的锂离子传输。此外，该集成器件同时实现了最大的界面接触和电化学及机械稳定性，表现出接近于液体电解质的高性能。由2个SSLB单元串联而成的纽扣电池显示出与许多商用薄膜电池（微型电池）相当的高电压平台（3.7 V）和体积能量密度，在实际测试中也显示出强大的灵活性和卓越的安全性。

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https://doi.org/10.1002/anie.202101537

13. Angew. Chem. Int. Ed.：高功率钾离子电池用低应变富钾普鲁士蓝类似物阴极

大多数钾离子电池正极材料由于K⁺离子半径大，结构稳定性差，导致循环稳定性差。本文报道了一种低应变富钾K_1.84Ni[Fe(CN)₆]_0.88∙0.49H₂O（KNiHCF）作为PIBs的阴极材料。制备的KNiHCF阴极在100 mA·g⁻¹时可提供62.8 mAh g⁻¹的可逆放电容量，高放电电压为3.82 V。在5000 mA g⁻¹时，它还可实现45.8 mAh g⁻¹的优异倍率性能，100次循环后容量保持率为88.6%。原位表征和理论计算的结合揭示了KNiHCF阴极优异的性能来源于低应变脱/插层机制、本征半导体特性和低钾扩散能垒。此外，KNiHCF/石墨全电池的高功率密度和长期稳定性进一步证明了富K KNiCF阴极在PIBs中的可行性。这项工作有望为普鲁士蓝类似物作为高性能pib阴极材料的开发提供有意义的指导。

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https://doi.org/10.1002/anie.202103475

14. Angew. Chem. Int. Ed.：用于高压锂离子电池稳定运行的先进低可燃电解质

尽管磷酸三甲酯（TMP_a）是一种有效的阻燃剂，但由于其易导致石墨（Gr）基锂离子电池中电解质的剥落和电池失效，通常被认为是一种不合格的溶剂。在本工作中，通过采用局域高浓度电解质（LHCE）独特的溶剂化结构和通过电解液添加剂调节溶剂化鞘层的组成，在Gr | | LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂电池中使用TMPa基电解质可以获得优异的电化学性能。在2.5‐4.4 V电压范围内进行500次充放电循环后，含有TMP_a基LHCEs和适当添加剂的电池可获得85.4%的容量保持率，显著高于使用LiPF₆-有机碳酸盐基准电解液的电池（75.2%）。同时，由于TMP-a的阻燃作用，TMPa基LHCEs与传统的LiPF6-有机碳酸盐电解质相比，表现出显著降低的可燃性。

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https://doi.org/10.1002/anie.202102403

15. Nat. Commun.：氢燃料电池用烯烃共价有机骨架的绿色合成

绿色合成用于能源相关应用的晶体多孔材料具有重要意义，但具有很大的挑战性。在这里，本文创建了一个绿色策略，以在无溶剂条件下制备具有高稳定性和孔隙率的高结晶烯烃连接吡嗪基共价有机框架（COF）。丰富的氮位、高亲水性和清晰的一维纳米通道使COF成为通过氢键作用限制和稳定H₃PO₄网络的理想平台。所得材料在较宽的相对湿度（10-90%）和温度范围（25-80℃）下表现出0.06eV的低活化能（Ea）和超高的质子电导率。采用烯烃连接的COF作为固体电解质的质子交换膜燃料电池的最大功率为135mWcm⁻²，电流密度为676mAcm⁻²，超过了所有报道的COF材料。

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https://doi.org/10.1038/s41467-021-22288-9

16. ACS Energy Lett.：高能可充电锂金属电池炭载体的系统评价

锂金属二次电池具有高能量、低成本的巨大潜力，但锂阳极稳定性差仍然是一个挑战。碳主体结构已经得到了广泛的研究，但是，我们对决定这类材料性能的关键因素的认识还很差，这些局限性已经严重影响了这一重要领域的进展。本文系统地评价了具有代表性的碳基质材料和化学功能化碳材料在不同电解液中的电化学性能。本文证明了电解质和碳材料之间的相互作用比其他因素（如主体结构类型和表面化学性质）起主导作用。不同材料的库仑效率较差，除非使用相容的电解液。在>300 Wh kg^–1电池所需的实验条件下，使用兼容的电解液，硬质碳显示出高效沉积和良好的循环寿命。

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00186

17. Adv. Funct. Mater.：可伸缩的3D自组装MXene薄膜用于柔性夹层和微型超级电容器

大面积MXene薄膜的自组装是实现其在各种储能器件中的应用的主要步骤。然而，具有高导电性和优异力学和电化学性能的柔性MXene薄膜的可伸缩自组装仍然是一个挑战。在此，研究者们开发了一种同步还原和自组装策略来制造柔性MXene薄膜，其中MXene薄膜在Zn箔表面上被同步还原和自组装。此外，可以通过控制Zn衬底的面积来扩大MXene膜的自组装。通过调整Zn衬底的图案，还可以通过选择性地缩小/组装工艺来获得叉指MXene图案。所得的MXene膜显示出高电导率，大比表面积和出色的机械性能。因此，它们可以直接用作柔性超级电容器装置的电极。作为概念的证明，基于上述MXene薄膜电极设计了柔性夹层和微型超级电容器。三明治型和微型超级电容器在各种弯曲状态下均显示出稳定的电化学性能。这项研究为在储能领域中实现大面积基于MXene的薄膜或超微结构提供了一条途径。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202101302

18. Adv. Energ.Mater.：3D打印多通道金属晶格可实现无树突状含水锌离子电池的局部电场重新分布

可充电锌离子电池由于具有环境友好性，低成本和高安全性的优点，被认为是下一代储能系统的首选。然而，由于枝晶生长和锌阳极的不良副反应而导致的令人满意的循环稳定性阻止了其在商业上的广泛应用。在此，研究者们报道了一种新颖的具有多通道晶格结构的3D锌金属阳极，该阳极采用了3D打印和化学镀/电镀技术相结合的技术。通过模拟电极中电流密度分布所证实的，所构建的具有多通道晶格结构和超亲水表面的3D Ni-Zn阳极可以有效改善电场分布并诱导锌均匀沉积而无Zn枝晶生长。电解液和锌镀层/剥离的原位显微镜观察。不出所料，由于低锌成核的超电势和局部电场的均匀分布，3DNi-Zn电池显示出高度可逆的Zn镀层/剥离和令人满意的库伦效率。因此，由3D打印的Zn阳极和聚苯胺插层的钒氧化物阴极构成的完整电池表现出了卓越的性能。具有可调3D多通道体系结构的导电金属晶格的简单且经济高效的制造为开发其他高性能金属（例如Li，Na，K，Mg，Al）电池提供了新的机遇。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202003927

19. Adv. Energ. Mater.：高速钼掺杂的Na₃V₂(PO₄)₃@C纳米线的构建和工作机理，以实用的宽耐温钠离子和混合锂/钠离子电池为基础

对成本效益和安全储能系统的日益增长的需求激起了全球范围内对实用的“超越锂离子”电池高级阴极的巨大兴趣。在这里，研究者们使用一条可行的静电纺丝/退火途径用于构建一维Mo掺杂的Na₃V₂(PO₄)₃纳米线，原位被碳纳米壳（MNVP @C NWs）覆盖，用于下一代Na离子电池（NIBs）和混合Li/Na据报道，作为高倍率阴极材料的离子电池（HLNIB）。特别是，针对具有综合特征的HLNIB，公开了MNVP@C NW的固有混合锂/钠离子存储机制。得益于其独特的结构/组成优点，所得的MNVP@C NW在-25至55°C的工作温度范围内显示出快速的电子/离子传输和刚性结构公差。更具竞争力的是，MNVP@C NW组装袋型NIB（-15至25°C）和HLNIB（-25至55°C）在高倍率能力和长寿命方面均表现出显着的宽温电化学性能持续时间的循环寿命，以及在25°C时的材料级能量密度分别为≈262.4和≈186.1Wh kg^-1。预计此处的贡献将对用于高级高能/功率可充电电池的多功能阴极的未来设计产生刺激性影响。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202100287

20. Angew. Chem. Int. Ed.:硫氰酸盐熔盐实现高效（> 20％）和稳定的全无机碘铅铯太阳能电池

除了广泛使用的表面钝化外，工程化薄膜结晶是提高全无机钙钛矿太阳能电池性能的重要且更基本的途径。本文中，研究者开发了一种硫氰酸脲铵盐（UAT）熔融盐改性策略，以充分释放和利用SCN的配位活性，以沉积高质量的CsPbI₃膜，从而获得高效，稳定的全无机太阳能电池。UAT是通过尿素与NH₄SCN中的NH₄⁺之间的氢键相互作用而得出的。使用UAT，CsPbI₃膜的晶体质量得到了显着改善，并且实现了超过30 ns的长单指数电荷复合寿命。有了这些好处，电池效率已提高到20％以上（稳态效率为19.2％），在1000小时内具有出色的操作稳定性。这些结果证明了与CsPbI₃相关的光电器件的有前途的开发路线。

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https://doi.org/10.1002/anie.202102466

21. Adv. Energ. Mater.:高性能Dion-Jacobson二维钙钛矿太阳能电池的成膜控制

与3D类似物相比，Dion-Jacobson（DJ）2D混合钙钛矿半导体具有更高的环境稳定性和更高的结构多样性。然而，缺乏受控的钙钛矿结晶使实现光伏器件的高电荷传输成为挑战。在这里，研究者们对最终DJ钙钛矿（PDMA）（MA）_n-1Pb_nI_3n+1（<n> = 4，PDMA表示1,4-苯基二甲铵）的不同溶液浇铸过程中膜形成的影响的详细理解。介绍了薄膜结构和光电结果。通过热浇铸或反溶剂滴落从溶液中更快地除去溶剂，可以使量子阱的厚度分布更加均匀。最终，这极大地增强了沿垂直方向的载流子传输，并提高了功率转换效率。热浇铸设备可实现15.81％的高效率，这也是基于芳族间隔基DJ钙钛矿太阳能电池的最高效率。这项工作有助于更好地了解高性能太阳能电池在溶液浇铸过程中对膜形成的控制。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202002733

22. Adv. Funct. Mater.：聚合物供体和小分子受体末端基团配对在优化高性能太阳能电池的混合形态和电压损失中的重要性

随着各种非富勒烯小分子受体（SMA）的开发来提高有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率（PCE），将SMA与最佳聚合物供体（PD）配对是一个重要的问题。在本文中，研究者们对SMA系列的发展进行了系统的研究，这些系列分别称为C60B-H，C60B-Me和C60B-F，它们分别包含独特的末端取代基–H，–CH₃和–F。这些SMA与两个PD配对，即PBDT-H和PBDT-F。有趣的是，具有相似末端基团的PD/SMA对可增强分子相容性和高能相互作用，从而抑制电压损失，同时改善混合形态，从而同时增强OSC的开路电压，短路电流和填充因子。尤其是，基于共享氟末端基团的PBDT-F：C6OB-F共混物的OSC达到了15.2％的最高PCE，优于PBDT-H：C6OB-F（10.1％）和PBDB-F：C6OB-H OSC（11.2％）。此外，PBDT-F：C60B-F OSC可保持高PCE，且有源层厚度在85至310 nm之间。相反，当有源层厚度从100 nm增加到200 nm时，基于PBDT-H：C60B-F的OSC的PCE已经从10.1％下降到2.1％了80％。这项研究针对终端功能组建立了重要的PD/SMA配对规则，以实现高性能的OSC。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202100870

23. ACS Energy Lett.：高效倒置钙钛矿太阳能电池的多功能“化学桥”和缺陷钝化

钙钛矿/空穴导体界面处的界面复合通常会导致具有p–i–n器件架构的倒钙钛矿太阳能电池（PSC）的能量大量损失。在此，研究者们通过使用3-（1-吡啶基）-1-丙烷磺酸盐（PPS）分子在聚（三芳基胺）（PTAA）/钙钛矿的界面上建立“化学桥”，以使电荷载流子的界面重组最小化。大量的理论计算和实验研究表明，PPS分子的吡啶和PTAA的苯基可通过π-π堆积化学偶联，PPS分子另一端的磺酸盐可通过强S═O固定钙钛矿。铅配位键化学桥结构显着抑制了PTAA /钙钛矿界面上的载流子复合。同时，将PPS分子作为添加剂掺入钙钛矿中以有效钝化钙钛矿的表面缺陷后，对于倒置的PSC，效率可高达21.7％，而磁滞可忽略不计。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00291

24. ACS Energy Lett.：酸解离常数:钙钛矿太阳能电池中选择钝化剂的判据

尽管后处理已被认为是钝化钙钛矿太阳能电池（PSC）中潜在缺陷的有效方法之一，但如何选择合适的钝化剂却很少受到关注。在这里，研究者们报告光伏性能对钝化剂酸解离常数（Ka）的依赖性，以指导在PSC中选择钝化剂的标准。用高pKa（10.6）环己基氯化铵（CYCl）进行后处理后，功率转换效率（PCE）得以提高，而低pKa（4.6）的氯化铵（ANCl）则降低了PCE，这是因为ANCl不利地产生了更多的陷阱。去质子化程度（pKa值）负责生成缺陷介导的陷阱，其中较低pKa ANCl的相对多去质子化生成游离碘化物，从而导致碘化物缺陷。沉积在高度透明的FTO基板上的经CYC1处理的FAPbI₃膜显示24.98％的反向扫描PCE，在黑暗中存储1300小时后，仍保持91％的初始PCE。

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00452

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