能源周报:Angew、AM、AEM、Joule等大合集!
1. Angew. Chem. Int. Ed.:空间结构调节:棒状紫精在水性氧化还原液流电池中具有较长的使用寿命
通过对中性-水-有机氧化还原液流电池(AORFB)的空间结构调节策略,首次开发出稳定的棒状磺化紫精衍生物(R-Vi)。获得的R-Vi在4,4'-联吡啶核心环的2,2',6,6'-位置上具有四个单独的甲基。苯环上的甲基限制了烷基链和磺酸阴离子的运动,从而使空间结构从乙状变为棒状。具有弱电荷吸引和大分子尺寸的R-Vi显示出超低的膜通透性,仅为典型乙状结肠紫精的14.7%。此外,甲基的给电子效应使R-Vi在单电子存储紫精基AORFB中的最低氧化还原电位为-0.55 V vs SHE。采用R-Vi阳极液和K4Fe(CN)6阴极液的AORFB在连续3200个循环中,每循环的能量效率高达87%,容量衰减率极低,为0.007%。
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https://doi.org/10.1002/anie.202110010
2. Angew. Chem. Int. Ed.:用于直接甲醇燃料电池的具有超质子导电性的多元协同柔性金属-有机框架
提高质子导电性和制备基于金属有机框架(MOF)的质子交换膜(PEM)是开发电解质MOF的核心问题。本文的目标是通过多元柔性协同策略,以实现在宽湿度范围内具有高导电性的柔性MOF(FMOF)。原位粉末X射线衍射(PXRD)和随温度变化的傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证明了烷基磺酸的动态扭转和FMOF的动态呼吸之间的协同自适应,形成连续氢键网络以保持高导电性。基于令人信服的质子导电性,我们构建了一系列长期耐用的MOF基质子交换膜,作为MOF和燃料电池之间的桥梁。因此,柔性PMNS1-40的膜电极组件(MEA)的最大单电池功率密度为34.76 mW/cm2,有望为评估质子导电MOF在直接甲醇燃料电池中的实际应用打开大门。
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https://doi.org/10.1002/anie.202112922
3. Angew. Chem. Int. Ed.:面向高压长寿命钠离子全电池的通用乙醚电解质化学
尽管乙醚基电解液已广泛应用于电池的阳极评价,但由于溶剂氧化性引起的阳极不稳定性一直是与高压阴极匹配的巨大障碍。在此,通过合理的溶剂化结构设计,制备了具有强抗氧化性的全配位醚基电解质,由于有效的界面相保护,其在4.5V(相对于Na+/Na)下与高压Na3V2(PO4)2O2F(NVPF)阴极匹配保持阳极稳定。组装的石墨/NVPF全电池显示出优越的速率性能和前所未有的循环稳定性。除此之外,构建的将高压NVPF阴极与硬碳和石墨阳极耦合的全电池在高平均输出电压(3.72 V)、长期循环寿命(如700次循环后95%的容量保持率)和高能量密度(247 W h kg-1)方面表现出优异的电化学性能。简言之,优化的乙醚基电解液丰富了系统选项、保持氧化稳定性的能力以及与各种阳极的兼容性,显示出诱人的应用前景。
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https://doi.org/10.1002/anie.202112550
4. Adv. Mater.:具有超高能效和循环稳定性的磁场和光场多辅助锂氧电池
光辅助锂氧(Li–O2)系统通过有效降低锂氧电池中的大过电位而成为未来发展的一个重要方向。然而,在放电和充电过程中,快速复合的光激发电子和空穴极大地阻碍了这一进程。在此,通过在泡沫镍(NiO/FNi)上制备3D多孔NiO纳米片作为光电极,开发了一种新的磁场和光场多辅助锂氧电池,在克服这些挑战方面取得了突破。在光照下,NiO/FNi光电极的光生电子和空穴分别对降低放电和充电过程中的过电位起着关键作用。通过引入外部磁场,洛伦兹力对光生电子和空穴产生相反的作用,从而抑制电荷载流子的复合。磁场和光场多辅助锂氧电池实现了2.73V的超低充电电位、96.7%的高能效和良好的循环稳定性。这种外部磁场和光场多辅助技术为开发高性能锂氧电池和其他储能系统铺平了新的道路。
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https://doi.org/10.1002/adma.202104792
5. Adv. Mater.:三维微图形石榴石实现的全固态电池形态稳定的锂/电解质界面
锂/固态电解质(SSE)界面的形态退化是导致所有固态电池(ASSB)性能衰退的普遍问题。为了保持界面完整性,大多数ASSB在低电流密度和相当大的堆压下运行,这大大限制了其广泛使用。本文报道了一种新颖的三维微图案化SSE(3D-SSE),它可以稳定Li/SSE界面的形态,即使在相对较高的电流密度和有限的堆压下也是如此。在1.0MPa的压力下,采用激光加工制作的石榴石型3D-SSE锂对称电池显示出0.7 mA cm–2的高临界电流密度和0.5 mA cm–2下500 h的稳定循环。这种优异的性能归因于Li/3D-SSE界面的局部电流密度降低和机械应力放大。这两种效应有利于界面锂剥离和蠕变之间的通量平衡,从而防止界面退化,如孔洞形成和枝晶生长。
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https://doi.org/10.1002/adma.202104009
6. Adv. Mater.:利用p-n结的内建电场空间推进锂硫电池中多硫化物的逐步转化
将硫阴极与有效的催化剂相结合以加速多硫化物转化是克服锂硫电池中多硫化物严重穿梭和转化缓慢的合适方法。然而,由于氧化还原反应动力学的显著差异和硫的复杂相变,单组分催化剂不能持续加速整个氧化还原过程。在此,制备了分层和缺陷丰富的Co3O4/TiO2 p–n结(p-Co3O4/n-TiO2-HPs),以实现S8(固体)的顺序催化→ Li2S4(液体)→ Li2S(固体)。Co3O4片材通过物理化学方式固定了原始硫,并确保S8快速还原为Li2S4,而TiO2点实现了Li2S的有效沉淀,通过界面内置电场将多硫化物从p型Co3O4定向迁移至n型TiO2而架桥。因此,与p- Co3O4/n-TiO2-HPs耦合的硫阴极可提供长期循环稳定性,在10℃下500次循环后,每个循环的低容量衰减为0.07%。该研究证明了内置电场和异质结构在空间上增强多硫化物逐步转化的协同效应,这为合理调节多硫化物氧化还原反应的界面结构提供了新的见解。
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https://doi.org/10.1002/adma.202105067
7. ACS Energy Lett.:氰基三(2,2,2-三氟乙基)硼酸锂作为高性能锂金属电池的多功能电解液添加剂
本文合成了氰基三(2,2,2-三氟乙基)硼酸锂(LCTFEB),并对其作为高性能锂金属电池的新型电解液添加剂进行了研究。LCTFEB由三(2,2,2-三氟乙基)硼酸酯与氰化锂反应制备。LCTFEB在碳酸盐基电解液中的掺入被研究。在电解液中加入LCTFEB(5 wt%)后,NCM523/Li电池和对称Li/Li电池的电化学性能显著提高。使用场发射扫描电子显微镜、低温透射电子显微镜和X射线光电子能谱对锂金属阳极上的锂金属形态和固体电解质界面(SEI)进行了各种表征,表明产生了薄的(∼10 nm)含低浓度B和N化合物的富LiF SEI。LCTFEB的优先还原分解形成了不同的SEI结构,从而改善了电化学性能。新的电解质添加剂为多功能电解质添加剂的设计提供了创新方法。
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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01999
8. Adv. Funct. Mater.:揭示锌掺杂钙钛矿氟化物的电荷储存和活性增强机制,并设计宽温水性超级阴极的电极和电解液
在此,探索了一种用于高级水性超级电池(ASCB)的三金属镍钴锌钙钛矿氟化物(ABF3)(表示为KNCZF)电极材料,使用KNCZF和活性炭-FeBiCu@还原氧化石墨烯(AC-FeBiCu@rGO)分别作为阴极和阳极,由于赝电容(KNCZF)、电容(AC)和法拉第的协同效应,其性能优于水性超级电容器(ASC)和电池(ABs)与AC和FeBiCu@rGO,阳极(FeBiCu@rGO)。其中一个重要发现是,KNCZF显示了碱性介质中电荷储存的典型体相转换机制,ABF3钙钛矿纳米晶转变为非晶态金属氧化物/(氧)氢氧化物纳米片,分别显示了Ni/Co和Zn物种的氧化还原活性和氧化还原惰性作用,这可以通过各种非现场技术推断出来。另一个有趣的发现是,氧化还原惰性锌物种在很大程度上提高了ABF3材料中Ni/Co氧化还原活性物种的活性,这主要是由于促进了表面电活性中心、吸附OH−, 以及Zn掺杂后Ni/Co表面原子的电荷转移,这可以通过非原位表征和理论计算得到证实。总的来说,本研究揭示了用于先进ASCB的锌掺杂ABF3材料的结构-活性关系和电荷存储机制,对发展先进的电化学储能技术具有重大影响。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202107674
9. Adv. Funct. Mater.:高功率电池缺陷尖晶石结构中的可逆阳离子介导的阴离子氧化还原
随着能源需求的不断增长,人们越来越多地致力于设计具有更高存储能力和更高功率输出的创新电极材料。正如最近证明的那样,混合阳离子-阴离子氧化还原反应的使用为材料容量的显著提高和锂离子电池电极的特殊电化学特性开辟了新的可能性。本文提出了一种新型的三维尖晶石结构的快速阳离子介导的阴离子氧化还原反应。Li0.98K0.01Mn1.86Ni0.11O4显示出170%的化学计量比尖晶石理论容量,没有电压滞后或明显的容量以及电压衰减归因于可逆阴离子氧化还原的限制。用溶胶-凝胶法制备的缺陷尖晶石结构在1倍率时可提供250mAh g-1的容量,在50倍率电流下保持了64%的容量。观察到的电化学过程表明,锂离子体系的阴阳混合氧化还原正极材料具有前所未有的可逆性。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202108278
10. Adv. Funct. Mater.:1D/3D异质组装体作为三功能电催化剂实现锌-空气电池和自供电整体水分解
开发用于氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)和析氢反应(HER)的低成本、高效、稳定的三功能电催化剂仍然是一个重大挑战。在此,本研究报告了一种沸石咪唑酯骨架 (ZIF) 衍生的三功能电催化剂,由嵌入 1D 氮掺杂碳纳米管修饰的 3D 十字形碳基质 (NCNTs//CCM) 的 Co5.47N 和 Co7Fe3 (CoFeN) 组成。受益于 Co5.47N/Co7Fe3 强大的界面共轭和具有大比表面积的 1D/3D 分层结构,所制备的 CoFeN-NCNTs//CCM 显示出三功能电催化活性ORR(半波电位为 0.84 V)、OER(10 mA cm-2 时为 320 mV)和 HER(10 mA cm-2 时为 -151 mV)。组装的锌空气电池具有高功率密度(145 mW cm-2)、增强的充放电性能(10 mA cm-2 时的电压间隙为 0.76 V)和长期循环稳定性(超过 445 小时)。由此产生的整体水分解电池在 1.63 V 下实现了 10 mA cm-2 的电流密度,可以与报道的最好的三功能催化剂竞争。更重要的是,利用自组装锌空气电池成功地为整体水分解提供动力,验证了 CoFeN-NCNTs//CCM 作为可持续能源存储和转换系统功能材料的巨大潜力。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202107608
11. Adv. Energ. Mater.:超交联聚合使氮掺杂碳限制的三氧化二铁促进锂硫电池的锂多硫化物界面转换
促进锂多硫化物向Li2S的相转换效率并抑制多硫化锂的溶解对于稳定的锂硫电池至关重要。在此,原位形成的亲硫超细Fe2O3纳米晶体限制在亲锂氮掺杂微孔碳 (Fe2O3/N-MC) 中,源自一步超交联聚合。独特的是,Fe2O3/N-MC 中的双活性位点(Fe2O3 和 N)倾向于形成“Fe-S、Li-O 或 Li-N”键,然后同步增强锂多硫化物的化学吸附和界面转换能力。结果,80 wt% 的硫负载在 Fe2O3/N-MC 上,混合正极具有高容量(730 mAh g-1)和出色的循环稳定性(5倍率下 1000 次循环后容量保持率为 87.1%)。特别是,在高面积负载 (5.1 mg cm-2) 和贫电解质/硫 (E/S) 比 (7.5 µL mg-1) 下,500 次循环后正极还表现出 3.69 mAh cm-2 的高可逆面积容量。这项工作有望加深对复杂锂多硫化物相间转化过程的理解,并为设计新的主体材料提供新的思路。
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https://doi.org/10.1002/aenm.202101780
12. Adv. Energ. Mater.:天然锂云母可实现高速锂硫电池的快速多硫氧化还原
锂硫电池的能量及容量远远超过目前的锂离子电池技术,但存在硫中间体扩散损失严重、硫还原动力学缓慢等问题。本文报道了一种锂云母改性聚丙烯隔膜的设计,以抑制多硫化物穿梭,加速多硫化物的转化。由于硫原子的电子转移到硅原子的3p反键轨道上,锂云母形成了较强的硅硫键,从而削弱了多硫化物的硫硫键,从而有效地限制了多硫化物。锂云母的超低锂离子扩散势垒(0.081 eV)允许锂离子自由迁移,从而极大地促进了多硫化物从液体Li2S8到固体Li2S的转化,从而使多硫化物能够快速氧化还原,从而实现大电流操作。采用锂云母改性聚丙烯隔膜设计,锂硫电池在7倍率时的超高倍率容量为703 mAh g−1,面积容量为7.53 mAh cm−2,硫负载量为6.5 mg cm−2,15天自放电率通过锂云母改性聚丙烯隔膜降低约85%,为锂硫电池的实用化提供了良好的前景。
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https://doi.org/10.1002/aenm.202102058
13. Adv. Energ. Mater.:金属卟啉分子构象的超分子调控显着增强多用途电催化和超高性能锌-空气电池
调节分子催化剂的内在催化活性以提高电催化性能是重要但具有挑战性的。在此,一种简单而有效的策略通过协同静电和 π– π 相互作用被报告。这种分子构象的独特变化导致 Co-N 配位键缩短,并增强了从卟啉大环到金属离子的电子转移,从而优化了 Co-TMPyP 分子中催化活性中心的电子结构。因此,化学转化石墨烯上的扁平Co-TMPyP(Co-TMPyP/CCG)作为三功能分子同时表现出对氧还原反应(ORR)、析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的显着电催化性能。在10 mA cm-2时对氧还原反应、析氢反应和析氧反应均表现出良好的电催化性能,对氧还原反应的半波电位为0.824 V,对析氢反应的过电位为320 mV,对析氧反应的过电位为379 mV。作为实际应用,Co-TMPyP/CCG催化剂被用于组装可充电锌空气电池,其比容量(793mAh g-1)和功率密度(225.4 mW cm-2)是目前报道的所有分子催化型锌空气电池中最高的。
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https://doi.org/10.1002/aenm.202102062
14. Adv. Energ. Mater.: 将缺陷与全固态电池中锂枝晶的形成和生长联系起来
沉积过程中锂金属的成核和生长以及相关的枝晶穿透是影响固态锂金属电池安全性和功率密度的关键和基本问题。然而,关于锂金属沉积/溶解,尤其是锂枝晶的形成和生长及其在全固态电化学系统中的决定因素的研究仍然缺乏。在这项工作中,报告了锂金属生长过程的原位观察,以及正极负载下缺陷诱导的异质沉积。通过利用原位扫描电子显微镜和电化学分析方法,获得并讨论了在电极与固体电解质界面处沉积的锂的空间分布和形态演变。该研究表明,锂枝晶的形成取决于局部锂离子通量和沉积活性位点,而这与多晶电解质中缺陷的含量和类型密切相关。此外,缺陷区域表现出更快的锂沉积动力学和更高的成核趋势。这些结果可以促进对固态锂电池中锂渗透机制的基本理解。
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https://doi.org/10.1002/aenm.202102148
15. Adv. Energ. Mater.:用于高能密度电池的超薄锂金属电极的刮刀铸造制造
采用具有与当前正极匹配的容量和改进的电化学剥离/电镀行为的超薄锂金属电极在实现高能量密度电池方面起着关键作用。然而,由于金属锂的加工性能较差,使用常规冷轧工艺制造它们仍然具有挑战性。在此,探索了一种简便的熔融金属刮刀铸造方法,以在具有亲锂锡界面层的常规电池铜集流体上制造厚度范围为 10 至 50 µm 的均匀金属锂层。锂与自发形成的锂锡合金之间增强的表面润湿性有助于实现均匀扩散,并形成超薄且均匀的金属锂层。锂锡合金在金属锂电极本体中的存在有助于降低成核势垒并提高锂金属的电化学性能。正极面积容量为 2.8 mAh cm−2 时,钴酸锂全电池在100 次循环后容量保持率从 58% 提高到 77%,且负极/正极载量比较低,为 2/1,提供了662.4 W h kg−1 的高能量密度。具有高能量密度的超薄锂金属电极增强的电化学性能为实现下一代高能量密度电池开辟了一条有希望的途径。
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https://doi.org/10.1002/aenm.202102259
16. Adv. Energ. Mater.:热活化 P2-O3 混合层状正极对钠离子电池的协同电化学增强
层状结构的氧化物正极有很多相态,可以根据钠离子含量而变化,最终决定其电化学性能。因此,具有钠离子的层状结构氧化物的非化学计量不仅可以区分它们的容量,还可以区分循环稳定性、动力学等,突出了钠离子含量的重要性。然而,通过从晶格中丢失的钠离子,Na2CO3 倾向于不可逆地在表面形成。因此,具有化学计量的钠含量的 O3 相变为非化学计量的 P2 相,从而带来显着的缺点。为了解决这个问题,建议采用热活化过程同时将 Na2CO3 分解为具有电化学活性的钠离子,并将非化学计量的 P2 相调节为化学计量的 O3 相。该研究表明,在合成含钠层状正极的过程中,最大限度地减少钠离子的损失并保持具有较高钠离子含量的晶格骨架应该是获得电化学优势的关键。
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https://doi.org/10.1002/aenm.202102444
17. Adv. Mater.: 热塑性弹性体调节相结构,提高高效有机太阳能电池的拉伸性能
由共轭聚合物供体和非富勒烯小分子受体(NF-SMAs)可以快速提高组成的高性能有机太阳能电池(OSCs)的效率。然而,许多聚合物供体具有较高的刚度,而小分子受体则非常脆弱,这限制了它们在可穿戴设备中的应用。在这里,研究者们使用一个简单而有效的策略提高高效聚合物的拉伸性,降低刚度:NF-SMA混合,同时保持高效,通过融合一个低成本的商业热塑性弹性体,polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene) -block-polystyrene(SEBS)。研究了不同SEBS含量的PM6:N3的微观结构、力学性能和光伏性能,以及SEBS的分子量对微观结构和力学性能的依赖关系。这种提高力学性能的策略在PBQx-TF:eC9-2Cl和PBDB-T:ITIC等OSC共混体系中具有良好的适用性。更重要的是,这种复杂三元共混体系的弹性模量可以很好地用力学模型来预测。因此,加入热塑性弹性体是一种广泛适用和经济的策略,以改善非富勒烯OSCs和其他材料的力学性能。
https://doi.org/10.1002/adma.202106732
18. Joule:无铅无锰钙钛矿太阳能电池,效率超过20%
低带隙(1.2-1.4 eV)的锡铅钙钛矿太阳能电池(Sn-Pb PSCs)有望达到肖克利-奎泽极限所给出的单结器件的最大功率转换效率(PCE)。然而,超过40 mol%的Pb2+是抑制Sn2+氧化的必要条件,这导致严重的p型自掺杂。在此,研究者们提出了一种新的电置换反应(GDR)方法,通过使用铅粉作为铅源和还原剂同时使用来解决上述问题。铅粉能完全还原前驱体中的Sn4+,但不能还原Sn2+,同时能抑制膜中碘化物的形成。最终实现了低铅、无MA基器件效率最高的Sn-Pb PSCs (8.5 mol% Pb2+时PCE为18.34%,18.7 mol% Pb2+时PCE为20.01%)。未封装器件在N2气氛(O2≤50ppm)中存储2,352 h或在最大功率点(MPP)下跟踪700 h后,保持不变或81%的原始效率。
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.09.008
19. Adv. Energ. Mater.:通过非卤化物工程实现钙钛矿太阳能电池在环境空气中的高效和稳定
在环境空气中实现高效钙钛矿太阳能电池(PSCs)被认为有利于低成本的商业制造。然而,从根本上来说,要实现与惰性气氛中获得的器件性能相当的性能是困难的,特别是当环境湿度很高时。研究者们报道了一种有效的前驱体工程,该工程同时采用非卤化物醋酸铅和硫氰酸铅源,在环境空气中制备高质量的甲基铵碘化铅钙钛矿膜,增强了耐湿性。Ac-和SCN-离子的存在不仅使钙钛矿薄膜易于形成均匀和高度结晶,而且指导晶体沿(110)方向的均匀生长。因此,20.55%的效率得到了证明,这是空气处理MAPbI3 PSCs的最佳结果之一,也是非卤化物铅源的最高值。此外,与基于pbI2的传统PSC相比,未封装设备的空气稳定性延长了5倍(3600 h)。再加上使用无毒的抗溶剂,这种策略与环境空气操作完全兼容,因此具有很大的实际应用潜力。
https://doi.org/10.1002/aenm.202102169
20. Adv. Funct. Mater.:可忽略铅漏的柔性钙钛矿太阳能电池的仿生自屏蔽界面
尽管在柔性钙钛矿太阳能电池中取得了优异的功率转换效率(PCE),但聚合物封装的透湿性和操作稳定性不理想仍是制约其应用的瓶颈挑战。在此,研究者们受失活细胞膜非选择性渗透性的启发,二磷脂酰甘油(Di-g)被巧妙地引入钙钛矿层上的自屏蔽界面。96%的铅渗漏被抑制,因为两亲的Di-g可以同时与二价铅离子紧密结合,并提供界面防水。更重要的是,优化了垂直于基体的晶格残余应力梯度分布。在1.01 cm2和21.82 cm2的有效面积下,该柔性器件的PCE分别为20.29%和15.01%,具有良好的环境和机械稳定性。该策略显示了开发接口封装来稳定可扩展的PSCs的可行性,铅泄漏可以忽略不计。
https://doi.org/10.1002/adfm.202106460
21. Adv. Funct. Mater.:18.74%效率的聚合物太阳能电池:从体异质结到指间体异质结
制备有机太阳能电池(OSCs)最常用的方法是将施主(D)和受主(A)材料的混合物溶液加工成具有体异质结(BHJ)纳米结构的活性层。研究者们证明了指叉异质结(interdigitated heterojunction, IHJ)是一种更适合用于高性能OSCs的有源层的纳米结构,而实现明确定义的IHJ结构是一个长期存在的挑战。在这项研究中,一个简单的顺序开发解决方案处理方法产生IHJ纳米结构与权力转换效率达到了18.74% (18.10% BHJ同行)通过捏造一个捐赠者电影与纳米孔由蜡添加剂、连续铸造的受体上渗透纳米孔。与BHJ相比,在激子扩散长度范围内的柱间距离的IHJ结构可以提供大体积的D/A界面,以实现激子的高效解离和最小化的电荷重组,而自由电子和空穴可以通过更直接的途径传输到各自的电极。从而提高性能。此外,IHJ器件的D或A相只与一个电极接触,可以防止阳极和阴极之间的分流,便于OSCs的工业化批量生产。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202108797
22. Adv. Funct. Mater.:高性能有机太阳能电池的非卤代溶剂
目前阶段的高性能有机太阳能电池(OSCs)主要是通过氯仿等卤化溶剂的加工完成的,由于对健康和环境的不利影响,这将限制高端制造。因此,从非卤代溶剂工艺中探索高性能OSCs变得十分必要,但仍存在很大的滞后。在此,研究者们证明了高性能的OSCs可以从不同的非卤代溶剂的热旋加工获得,并实现了迄今为止报道的最高效率的非卤代溶剂加工OSCs。结果表明,三元共混体系在固溶转变过程中的相演化与基体温度有关。通过提高热旋涂的基材温度,可以在不同的非卤代溶剂中获得最佳的共混膜。在邻二甲苯、对二甲苯和甲苯中的功率转换效率分别为18.25%、18.20%和18.12%。据作者所知,这些结果代表了迄今为止由非卤代溶剂制成的性能最好的OSCs。
https://doi.org/10.1002/adfm.202107827
23. ACS Energy Lett.: 用聚乙二醇修饰富勒烯减缓钙钛矿太阳能电池的离子迁移,增强稳定性
离子迁移是钙钛矿太阳能电池不可抑制的固有特性,对其长期稳定具有重要意义。在这里,研究者们合成了聚乙二醇修饰的富勒烯(PCBHGE),然后将其纳入钙钛矿吸收层。发现PCBHGE通过形成路易斯酸碱对稳定[PbI6]4-八面体骨架。解耦富勒烯核的有效缺陷钝化,在制备的器件中显著抑制了离子迁移。因此,我们最先进的设备显示了最高的效率23.19%。最重要的是,含有PCBHGE的器件在206天后仍能保持87%的最高效率。在连续偏置下的最大功率点跟踪,设备的效率在使用UV滤光片的前212小时几乎没有降低,在接下来的600小时全光谱照明(包括UV光)下仍能保持80%的初始效率。
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c02030
24. ACS Energy Lett.: 多功能聚合物框架修饰的SnO2使α-FAPbI3钙钛矿太阳能电池的效率超过23%
研究者们将聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)引入到SnO2分散体中作为聚合物框架,阻碍了SnO2的团聚。PEGDA修饰的SnO2作为n-i-p结构钙钛矿太阳能电池(pero-SCs)的电子传输层(ETL)。结果表明,PEGDA在提高光伏性能、抗光照稳定性和谦逊性方面发挥了多方面的作用。首先,pegda修饰的SnO2 ETL更加均匀,其能级与钙钛矿匹配良好,有利于载流子的输运,降低能量损失;其次,PEGDA可以钝化钙钛矿与ETL界面处的缺陷。最终,基于α-FAPbI3的pero-SCs的功率转换效率(PCE)达到了23.31%。最重要的是,在850 h连续照明(100 mW/cm2)后,未封装器件保持了90%以上的初始PCE。本研究可为低成本、简便、高效的pero-SCs界面修饰提供思路。
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01763