能源周报：Science、Nature Nanotech.、Nature Mater.、JACS、Angew、AM等大合集！

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. J. Am. Chem. Soc.：图灵膜区域诱导沉积效应制备高容量无枝晶锌基电池

锌基电池因其低成本和高能量密度而被广泛用作储能装置。然而，锌化学通常会遇到严重的枝晶问题，特别是在高面积容量和电流密度下，限制了其应用。在此，本文提出了一种具有有序波动条纹的新型膜，称为“图灵图案”，它可以有效抑制锌枝晶并提高离子导电性。图灵膜中的波峰和波谷可以有效地调节Zn(OH)₄^2-分布，提供更多的锌沉积空间。膜形成过程中的配位铜离子可以与Zn(OH)₄^2-相互作用，进一步平滑锌沉积。即使在80 mA·cm^–2的高电流密度下，图灵膜也能使碱性锌铁流电池（AZFB）以160 mA·h·cm^–2的超高面积容量稳定工作约110个循环，显示出90.10%的能效，这是迄今为止报道的具有如此高电流密度的锌基电池中的最高值。本文提供了基于膜设计的高面积容量锌基电池的有效途径，并促进了其发展。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04317

2. Angew. Chem. Int. Ed.：高效水溶液锌离子电池用钴锰普鲁士蓝模拟空心球的制备

普鲁士蓝类似物（PBA）被认为是水性锌离子电池（AZIB）的可靠和有前途的阴极材料，但由于活性中心不足和离子插入/萃取过程造成的结构损坏，它们的容量低，循环稳定性差。本文提出了一种模板参与离子交换的方法，用于合成钴取代富锰PBA空心球（CoMn-PBA-HSs），作为AZIBs的阴极材料。CoMn-PBA-HSs电极具有中空结构、丰富的活性中心、缩短电子/Zn²⁺离子的扩散路径和部分Co取代等优点，在高容量、高倍率容量和延长循环寿命方面显示出高效的锌离子存储性能。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202107697

3. Angew. Chem. Int. Ed. Mo₂C/C双层中空球作为先进锂硫电池的硫载体

锂硫电池硫阴极的主要挑战之一是同时实现高硫负载、快速锂离子转移和多硫化锂（LIPS）穿梭抑制。这一问题可以通过开发碳化钼修饰的N掺杂碳分层双层空心球（Mo₂C/C-HDS-HSs）得到很好的解决。HDS-HSs的中孔厚内壳和中心空穴实现了高硫负载，促进了离子/电解质的渗透，加速了电荷转移。微孔薄外壳抑制了LiPSs穿梭，减小了电荷/质量扩散距离。双层中空结构适应了锂化过程中的体积膨胀。此外，Mo₂C/C组合物使得HDS HSs阴极具有改进的导电性、增强的对LiPSs的亲和力以及加速LiPSs转化的动力学。Mo₂C/C/S HDS HSs电极的结构和成分优势使其在复合锂硫电池中具有高比容量、优异的倍率性能和超长循环稳定性。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202108343

4. Nat. Commun.：锂离子电池富镍阴极梯度掺杂和涂层的表面富集和扩散

层状富镍阴极商业化的关键障碍包括其快速容量衰减、晶体崩解引起的热失控及其界面不稳定性。结构结合表面改性是克服这些缺陷的最终选择。在这里，采用草酸盐辅助沉积和随后的热驱动扩散方法，设计并制备了同步梯度掺铝和LiAlO₂涂层的LiNi_0.9Co_0.1O₂阴极。理论计算、原位X射线衍射结果和有限元模拟验证了Al³⁺在Ni²⁺之前向四面体间隙移动，从而消除了Li/Ni无序和内部结构应力。Li⁺导电LiAlO₂皮层可防止边界电解质渗透并减少副反应。这有助于富镍阴极在100次循环后保持97.4%的循环性能，以及在20 C下具有127.7 mAh g^-1的快速充电能力。带有阴极和石墨阳极的3.5-Ah软包电池的寿命超过500圈长周期循环，容量损失仅为5.6%。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24893-0

5. Nat. Commun.：通过电子富集碳框架实现厚度无关可伸缩高性能锂硫电池的高面积硫负载

提高锂硫电池的能量密度需要最大化其面积容量，需要具有高硫负载和含量的厚电极。然而，传统的厚电极往往会导致缓慢的离子转移动力学，以及降低电子电导率和机械稳定性，导致其厚度依赖的电化学性能。在这里，合成了用碳纳米管森林（WLC CNTs）装饰的独立且低弯曲度的N，O共掺杂类木碳框架，并将其用作实现可伸缩的高性能锂硫电池的主体。EIS对称电池检测表明，每单位电活性表面积的离子电阻和电荷转移电阻S@WLC-碳纳米管不随厚度的变化而变化，因此锂硫电池的电化学性能与厚度无关。厚度可达1200毫米µm，硫含量为52.4镁厘米−2，电极显示的容量为692 mAh g−在0.1下进行100次循环后为1此外，WLC-CNTs骨架还可以作为锂的主体，抑制枝晶生长。具有这些特定的亲锂和亲硫特性，Li-S全细胞被组装起来并显示出长周期稳定性。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24873-4

6. Energ. Environ. Sci.：电池中锂金属的实现策略：界面和电极

尽管容量不断增加，但锂离子插层电池正接近其性能极限。因此，对下一代电池技术的研究正在加强。锂金属阳极的使用保证了最高的理论能量密度，并允许使用无锂或新型高能阴极。然而，锂金属阳极在循环过程中，尤其是在液体电解质中，形态稳定性和库仑效率较差。与固体电解质相比，液体电解质具有离子电导率高、阳极润湿性好的优点，尽管在循环过程中锂金属体积会发生变化。由于锂的不均匀沉积和溶解而导致的快速容量衰减是锂金属阳极与液体电解质结合使用的主要障碍。从这个角度出发，本文讨论了实验和理论见解如何为二维锂金属的可逆循环提供可能的途径。讨论了在纳米尺度上对锂金属成核、沉积和剥离的理解的改进。由于固体电解质界面（SEI）在锂的形态中起着关键作用，本文讨论了适当的SEI设计如何允许稳定循环。鉴于传统和（局部）高浓度电解质各自的SEI，本文重点介绍了它们的最新进展。本文还讨论了人工界面和三维主体框架，它们显示了在电极水平上减轻形态不稳定性和抑制大的形状变化的前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D1EE00767J

7. Nature Nanotechnology：固体电解质界面逐渐向硅阳极内部生长，导致容量衰减

固体电解质界面（SEI）是在电极表面形成的一层，对电池中的电化学反应至关重要，并对电池的稳定性起着至关重要的作用。活性材料，尤其是那些具有极高能量密度的材料，如硅（Si），在离子插入和提取时，通常不可避免地会经历较大的体积波动，这就提出了一个关键问题，即SEI如何与材料交互响应和演化，从而控制电池的循环稳定性。在这里，通过集成灵敏元素层析成像、先进算法和低温扫描透射电子显微镜，本文在三维中揭示了Si和SEI的相关结构和化学演化。通过化学力学模型的验证，本文证明了在脱锂过程中，由于空位注入和冷凝，电解质沿纳米孔洞的渗流通道逐渐渗透和SEI生长。因此，Si–SEI空间构型从最初几个循环中的经典“核-壳”结构演变为延长循环后的“梅花布丁”结构，其特征是Si被SEI吞没，从而导致电子传导路径中断和死硅的形成，导致容量损失。SEI和活性材料的空间耦合交互演化模型原则上适用于一大类高容量电极材料，为补救高容量电极的衰退提供了重要的见解。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41565-021-00947-8

8. Nature Materials：将插入电化学扩展到具有超浓电解质的可溶性层状卤化物中

插入化合物是当今商业化锂离子电池的基础。纵观历史，密集的研究主要集中在杰出的电极的设计上，主要依赖于层状氧化物或硫化物，而由于溶解度问题而忽略了相应的卤化物。这不再是事实。在这项工作中，本文展示了将Li⁺电化学插层到VX₃化合物（X）中的可行性。通过使用超浓缩电解质（5M 溶于碳酸二甲酯的LiFSI），打开了一系列Li_xVX₃相的通道。此外，通过电解液工程方法，本文毫不含糊地证明了超浓电解液对无机化合物溶解度的积极作用是基于热力学效应而非动力学效应。本文发现的机理和相应的影响丰富了对超浓电解质的基本理解，并构成了设计具有可调性质的新型插入化合物的关键步骤，可广泛地用于包括锂离子电池在内的其他电池。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41563-021-01060-w

9. Adv. Energ. Mater.：揭示三氧化二锰作为水系锌金属电池正极的复杂插层机制

在温和水系的锌锰氧化物电池家族中，由于缺乏通常被认为是锌离子插入所必需的隧道和/或层状结构，所以很少考虑具有双钠锰矿结构的立方α-Mn₂O₃。本文系统、全面地研究了α- Mn₂O₃的电荷储存机理。结果表明，电化学诱导的从α- Mn₂O₃到层状L-Zn_xMnO₂的不可逆相变，再加上Mn²⁺和OH^-在电解液中的溶解，使得Zn²⁺的可逆脱嵌成为可能。此外，还证明了α- Mn₂O₃不是H⁺的宿主。相反，L-Zn_xMnO₂与电解液中的Mn²⁺在初始充电时形成的MnO₂是H⁺的宿主。基于该电极机理，结合分层介孔α- Mn₂O₃微棒阵列材料的制备，获得了103 mAh g⁻¹(5.0 A g⁻¹)的倍率性能和2000次循环(2.0A g⁻¹)的稳定性能，容量衰减率仅为0.009%/次。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202100962

10. Adv. Energ. Mater.：集成式正极/超薄固体电解质实现高容量长循环全固态锂电池

目前的全固态锂电池制造通常需要制作和组装单个电极和固体电解质，这不可避免地会导致较大的界面电阻。此外，由于机械强度不佳，大多数固体电解质都被制造成过厚的，并且不能阻止锂枝晶的形成。这些因素限制了全固态锂电池的可获得能量密度和可循环性。本文报道了一种用于可伸缩全固态锂电池制造的新型集成正极/固体电解质，它是通过在正极上直接制备超薄而坚固的纤维网络增强的固体电解质来实现的。集成设计允许在界面和整个正极处持续离子传导，从而显著降低界面电阻并实现更高的正极负载。同时，强大的纤维网络使固体电解质具有极小的厚度和优异的枝晶抑制能力。结果表明，新研制的Li/LiFePO₄全固态锂电池在0.5倍率和45°C下的容量为155.2 mAh g^-1,500次循环后的容量保持率为84.3%。即使在正极负载量为13 mg cm^-2的情况下，电池仍可提供124.1 mAh g^-1的容量。此外，采用这种集成设计的袋式电池表现出良好的电化学性能和安全性，具有很大的实际应用前景。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101612

11. ACS Energy Lett.：用于氧化还原液流电池的自俘获双极性紫精溴化电解质

水系有机氧化还原液流电池在可伸缩储能方面越来越受到人们的关注。然而，由于缺乏高氧化还原电位正极，开发高压、大功率水系有机氧化还原液流电池仍然具有挑战性。在此，我们报道了甲基紫精二溴([MV]Br₂)作为一种用于中性氧化还原液流电池的简易自俘获双极性氧化还原电解质材料，这是首次报道甲基紫精作为一种高效的溴络合剂。计算预测并实验证实了[MV](Br₃)₂络合物的形成。电池充电过程中正极电解液中的低溶解性[MV](Br₃)₂络合物不仅缓解了Br^3-的溶解，同时也解决了挥发性溴的毒性问题。1.53V双极性水系有机氧化还原液流电池(10.2WH/L)在中性环境条件下提供了稳定的电池性能，特别是在60 mA/cm²的电流密度时，总容量保持率为100%，功率密度为133 mW/cm²，能量效率为56%。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01146

12. J. Am. Chem. Soc.：一种导电锂离子金属-有机骨架

金属有机框架已成为一类重要但极具挑战性的电化学储能材料。然而，电活性金属有机框架的化学原理仍然缺乏探索，因为精确的化学和结构控制是强制性的。例如，迄今为止还没有合成具有锂阳离子储存和可逆氧化还原（如传统锂离子正极）的阴离子金属有机框架。在此，我们报告了通式 Li₂-M-DOBDC（其中 M = Mg²⁺ 或 Mn²⁺；DOBDC^4– = 2,5-二氧化-1,4-苯二甲酸酯）的导电锂离子金属有机框架正极，通过合理控制原型 CPO-27 中过渡金属化学计量和二次构建单元 (SBU) 拓扑结构的配体。准确的化学和结构变化不仅使可逆的氧化还原成为可能，而且由于混合氧化还原促进了有效的电子自交换，导致电导率增加百万倍：Li₂-Mn-DOBDC为10^-7S/cm，而H₂-Mn-DOBDC和Li₂-Mg-DOBDC或Mn-CPO-27组成类似物为10^-13S/cm。这种特殊的 SBU 拓扑结构还大大增强了 DOBDC^4–的氧化还原电位（从 2.4 V 到 3.2 V，相对于 Li⁺/Li⁰），这是锂离子电池组装和能量评估的一个非常实用的功能。作为一种特殊的正极材料，Li₂-Mn-DOBDC 的平均放电电位为 3.2 V vs Li⁺/Li⁰，在 100 次循环中表现出优异的容量保持率，同时还具有固有的电子导电性所固有的快速循环速率。Li₂-M-DOBDC 材料通过组成和 SBU 设计容纳配体的非配位氧化还原中心，验证了金属有机框架中可逆氧化还原活性和电子电导率的概念。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04591

13. Adv. Energ. Mater.：低充电过电位、高工作电压的甲酸锂-二氧化碳水系电池

锂-二氧化碳电池被认为是实现高效碳封存和能量储存的重要策略。然而，大多数典型的放电产物(Li₂CO₃和C)是不溶性的，化学稳定，需要很高的充电过电位(3.5-4.5V)才能分解。本文提出了一种新型的以甲酸(HCOOH)为放电产物的锂-二氧化碳电池。可溶的HCOOH可直接用于充电过程，无需进一步提纯或压缩，实现非常简单的电化学循环。纳米孔钯薄膜具有较高的电化学比表面积，对CO₂还原和HCOOH氧化都表现出很高的双功能性能。相应地，组装的锂-二氧化碳电池实现了2.61V的高工作电位平台，而充电电位显著降低到2.87V，提供了最高的能量效率(91%)。本工作展示了一种全新的以HCOOH为放电产物的以CO₂为动力源的水系锂-二氧化碳电池。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101630

14. Adv. Energ. Mater.：离子偶极化学驱动低温锂电池中锂离子溶剂鞘的快速演变

锂离子溶剂化鞘层的缓慢演化导致过大的电荷转移势垒和高的离子通过钝化层的扩散势垒，进而导致锂电池不希望的枝晶形成和容量损失，特别是在低温下。本文提出了一种离子偶极策略，通过调节溶剂的氟化度来加速Li⁺溶剂化鞘层的演化。以碳酸乙烯为基础的氟化衍生物、碳酸氟乙烯和二氟碳酸亚乙酯可作为高介电常数的溶剂。随着氟化度从碳酸乙烯到碳酸氟乙烯和二氟碳酸亚乙酯的增加，Li⁺-偶极相互作用强度从1.90逐渐降低到1.66 eV和1.44 eV。因此，在−20°C下，二氟碳酸亚乙酯基电解液的离子脱溶速率是非氟化碳酸乙烯基电解液的6倍。此外，二氟碳酸亚乙酯基电解液中的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂||锂电池在25°C循环300次后仍保持91%的初始容量，在−30°C时保持51%的室温容量。通过弥合离子偶极相互作用与Li⁺溶剂化鞘层演化之间的差距，本工作为电解液的合理设计提供了一种新的技术。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202100935

15. Adv. Funct. Mater.：激光诱导石墨烯辅助无硫Cu-S电池自转换反应

在水/非水金属硫电池中，硫基氧化还原电对因其低的电化学动力学、电位穿梭效应和大的体积变化而面临巨大的挑战。虽然人们已经进行了大量的研究来优化或取代金属负极和正极复合材料，但由于对硫基氧化还原电对的依赖所带来的主要挑战仍然存在。在本研究中，我们提出了一种新型的CuS/Cu₂S氧化还原电对，通过改变离子载流子的价态来提供相同的理论容量(基于传统的S/S²⁻氧化还原电对)。为了实现高可逆性，制备了具有商业可行性的激光诱导石墨烯，并首次将其用于水系金属硫电池。利用新型氧化还原电对与激光诱导石墨烯之间的协同作用，CuS/Cu₂S水溶液电池在首次循环中具有1654.9 mAh g⁻¹的高度可逆容量，328次循环后1509.5 mAh g⁻¹的容量保持率为91.2%。当以2.8A g^-1的电流密度循环时，其可逆容量在410次循环后仍保持92.1%。本研究通过对热力学参数的筛选，为采用无硫氧化还原电对提供了一种新的选择，并用密度泛函理论分析了激光诱导石墨烯的作用机理，旨在创新水系金属硫电池的储能机理。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202103893

16. Adv. Funct. Mater.:自组装多孔膜钝化防腐铜集流器，用于高稳定性锂金属电池

锂电镀/剥离行为的调控被认为是下一代安全、高能量密度锂金属电池的关键。具有最大颗粒尺寸和最小组织曲折度的锂沉积可以显著提高镀锂/剥离效率。本文通过硫醇-铜反应在铜集电体表面构建了一层具有纳米孔的有机硅烷自组装膜。与乙醚电解液中颗粒尺寸小、比表面积大的典型堆积颗粒形貌不同，由于亲锂Si-O-Si膜的低表面能，可以在改性的铜集电器上沉积面团状的横向生长的锂。平面和致密的锂沉积有助于在高负载LiFePO₄正极的全电池中稳定地实现高达500次循环。由于疏水性有机硅烷的抗腐蚀性，甚至可以在含有Cl^-的严酷溶液中实现防腐。腐蚀300 min后仍保持较高的库仑效率(97.12%)。此外，由于有机硅烷涂层对高氧化还原电位铜的钝化，电偶腐蚀引起的不可逆容量损失得到了显著的抑制，这是一个被忽视但又至关重要的方面。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104930

17. Adv. Funct. Mater.：一种用于中温钠硫电池的 β”-氧化铝/无机离子液体双电解质

尽管钠硫电池具有高能量密度、长循环和可持续发展的巨大前景，但由于其工作温度高于300℃而带来的安全性、实用性和通用性问题严重阻碍了钠硫电池的应用。降低工作温度会由于形成绝缘的硫/多硫化物而阻碍钠硫电池的性能，降低钠离子在β“-氧化铝固体电解质(碱)中的导电性，在低于熔点的温度下钠枝晶生长，以及在没有熔点的情况下出现穿梭效应，从而阻碍钠硫电池的性能。为此，提出了一种新型的钠硫电池，它集成了由基体和一种新型无机离子液体组成的双电解质，可用于150°C的中温操作。研究表明，这种离子液体具有高的离子导电性，宽的电化学窗口，以及良好的热稳定性和化学稳定性，有利于中温操作。0.1 mA电流密度(电极面积：0.785 cm²)下795 mAh(g-S)⁻¹的高可逆容量和0.5 mA下超过1000次循环的平均容量381 mAh(g-S)⁻¹验证了在双电解质体系中使用离子液体来改善钠硫电池性能的可行性。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202105524

18. Science：液体介质退火用于制造具有更高重现性的耐用钙钛矿太阳能电池

半导体的溶液处理对于具有成本效益的电子产品和光电子产品的高通量生产非常有前景。尽管混合钙钛矿在各种设备应用中具有潜力，但在开发同时提高加工再现性和可扩展性的高质量材料方面仍然存在挑战。在这里，研究者们报告了一种液体介质退火 (LMA) 技术，该技术创造了一个强大的化学环境和恒定的加热场，以调节整个薄膜的晶体生长。我们的方法生产的薄膜具有高结晶度、更少的缺陷、所需的化学计量和整体薄膜均匀性。由此产生的钙钛矿太阳能电池 (PSC) 产生 24.04% 的稳定功率输出（认证为 23.7%，0.08 cm²），并在运行 2000 小时后保持其初始功率转换效率 (PCE) 的 95%。此外，1 cm² PSC 的稳定输出功率为 23.15%（经认证的 PCE 为 22.3%），并在运行 1120 小时后保持其初始 PCE 的 90%，这说明了其可扩展制造的可行性。LMA 对气候的依赖性较小，并在内部生产设备，全年性能差异可忽略不计。因此，该方法为以可扩展和可重复的方式提高钙钛矿薄膜和光伏器件的质量开辟了一条新的有效途径。

原文链接：

https://doi.org/10.1126/science.abh3884

19. Adv. Mater.：来自氯化 3D 网络状受体的 17.6%效率的准平面异质结有机太阳能电池

体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSC）由于克服了激子扩散距离短的缺点而取得了巨大的成功。随着材料创新和器件技术的进步，BHJ器件的效率不断提高。对于一些特殊的光伏材料系统，很难控制共混膜的混溶性和形态，这导致器件性能中等甚至较差。已提出拟平面异质结 (Q-PHJ) OSC 以利用这些材料的优异光伏性能。带有 BTIC-BO-4Cl 的 OSC 具有具有多个通道的 3D 互穿网络结构，可以促进激子扩散和电荷传输，因此 BTIC-BO-4Cl 是 Q-PHJ OSC 的良好候选者。在这项工作中，研究者们制造了基于 D18:BTIC-BO-4Cl 的 Q-PHJ 器件。D18和BTIC-BO-4Cl的激子扩散长度符合Q-PHJ器件的要求，Q-PHJ器件的效率高达17.60%。该研究表明，Q-PHJ 架构可以替代 BHJ 架构，为某些独特的供体和受体产生出色的 OSC，为光伏材料设计和器件制造提供了一种替代方法。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202102778

20. Adv. Mater.：激光制造的氟化金团簇的界面嵌入使稳定的钙钛矿太阳能电池的效率超过24%

解决出现的基于钙钛矿的太阳能电池 (PSC) 中的界面损失以同步解决载流子动力学和环境稳定性问题，具有根本性和可行性的重要性，而技术障碍不仅在于创建这种界面介质，而且在于随后的界面嵌入在活动层。本文中，研究者们报告了一种用于高效稳定 PSC 的疏水性氟化金簇 (FGC) 的界面嵌入策略。p 型半导体特性使 FGC 高效的界面介体能够通过减少界面载流子转移势垒和促进晶界处的电荷提取来改善载流子动力学。金簇的疏水尾部以及氟基团和钙钛矿之间的氢键有利于提高环境稳定性。受益于这些优点，高效的甲脒碘化铅 PSC（最高效率高达 24.02%）在 40% 至 95% 的不同相对湿度（RH）下具有增强的相稳定性，以及具有水分稳定性的高效混合阳离子 PSC（达到 75% 的 RH）超过 10000 小时。因此，通过界面嵌入激光生成添加剂以改善电荷转移/提取和环境稳定性，促进高效和稳定 PSC 的开发是令人鼓舞的。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202101590

21. Adv. Energ. Mater.：用于形成高效稳定钙钛矿太阳能电池的 1D@3D 钙钛矿结构的钙钛矿模板化

寿命是有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的长期关注点。最近，低维钙钛矿的使用已被证明是提高 PSC 稳定性的一种有前途的策略。在此，研究者们证明基于 2-二乙氨基乙基氯阳离子的 1D 钙钛矿可以作为模板诱导 1D@3D 钙钛矿结构，导致在钙钛矿薄膜中更光滑的表面纹理、更长的电荷载流子寿命、更小的残余拉伸应变和降低的表面缺陷密度。通过这种策略，实现了具有出色再现性的高效稳定的 1D@3D PSC，在标准 AM 1.5 G 单次太阳光照下，功率转换效率 (PCE) 达到 22.9%。在环境空气、85°C 和光照条件下，未封装的优化器件可以分别在 2100、2200 和 2200 小时内保留其初始 PCE 的 94.7%、92.4% 和 90.0%。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202101018

22. Adv. Funct. Mater.：无掺杂聚合物htm基CsPbI₂Br太阳能电池，在阳光下效率超过17%，在室内光下效率超过34%

为了减轻由空穴传输材料 (HTM) 中使用的吸湿性掺杂剂引起的 CsPbI₂Br 的水分辅助相变问题，有必要开发无掺杂剂的 HTM。在这项工作中，研究者们开发了一种新的聚合物 PDTDT 作为 CsPbI₂Br 太阳能电池的无掺杂 HTM，并系统地将器件性能和稳定性与采用无掺杂 P3HT 的电池进行了比较。使用 PDTDT 的 CsPbI₂Br 太阳能电池的效率为 17.36%，V_OC 为 1.42 V，FF 为 81.29%，这是 CsPbI₂Br 电池的最高值之一。此外，在 200 lux室内光照射下，V_OC 为 1.14 V，效率达到创纪录的 34.20%，在一个单位光下 1 cm² 设备的效率为 14.54%（认证效率为 13.86%）。重要的是，PDTDT 显示出优于 P3HT 的器件稳定性，有望成为流行的掺杂 Spiro-OMeTAD 和 P3HT HTM 的替代品。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202103614

23. ACS Energy Lett.: 含抗氧化咖啡酸的铅锡钙钛矿混合太阳能电池的调节结晶和降低V_OC亏损

混合铅锡（Pb-Sn）钙钛矿光伏在减少有毒铅和调整光学带隙方面引起了极大的关注。然而，主要的挑战是钙钛矿薄膜不受控制的结晶速率和 Sn²⁺ 的容易氧化，这会导致粗糙的形态和不需要的 p 型掺杂。在此，研究者们通过在钙钛矿前驱体溶液中引入天然抗氧化剂咖啡酸 (CA) 来调节成核能垒，从而精确调节混合 Pb-Sn 钙钛矿的结晶过程。证明 CA 还可以通过减少羟基官能团有效地抑制 Sn²⁺ 向 Sn⁴⁺ 的氧化，从而导致背景载流子和空穴陷阱密度的降低。因此，对于具有高重现性的混合铅锡钙钛矿太阳能电池，在令人印象深刻的 0.855 V 开路电压下获得了 19.85% 的效率。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01217

24. ACS Energy Lett.: 高效和稳定的全小分子有机太阳能电池的热溶液和溶剂-蒸汽退火的双重效应

在此，研究者们采用温溶液和溶剂蒸汽退火 (WS+SVA) 的组合策略来巧妙地操纵小分子活性层的形态。WS会增加分子溶解度，缩短分子组织时间，从而抑制共混膜形成过程中的分子聚集，导致分子分布均匀。基于与WS的共混膜，SVA处理可以进一步提供在共混膜形成后调节相分离和分子排列的驱动力。以 B1:BTP-eC9 作为活性层的基于 WS+SVA 的全小分子有机太阳能电池 (ASM-OSCs) 提供了 15.68% 的功率转换效率 (PCE) 和更好的稳定性，这主要归因于增强光吸收、电荷产生和提取。此外，15.68% 的 PCE 应该是二进制 ASM-OSC 的最高值之一。这项工作证明了一种消除形态调制障碍以提高 ASM-OSC 性能的有前途的方法。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01289

相关推荐：

更多科研作图、软件使用、表征分析、SCI 写作、名师介绍等干货知识请进入后台自主查询。 

科研交流微信群：

催化/能源交流群，请添加微信：yzcl93

科研绘图交流群，请添加微信：17857127498

写作/表征交流群，请添加微信：xueshan199