能源周报：Science、Nat. Nano.、Nat. 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. Nat. Commun.：V₂O₃正极缺陷工程助力长循环水系锌金属电池

缺陷工程是一项引起广泛关注的策略，因为它可以对电池活性材料进行改性以提高电极的循环稳定性。然而，准确调查和量化缺陷对电池电化学储能性能的影响并非易事。在此，我们通过中子和 X 射线粉末衍射测量、正电子湮没寿命光谱和基于同步X 射线分析报告了 V₂O₃ 晶格中钒缺陷（即高达 5.7%）的量化。当钒缺陷的 V₂O₃ 用作水系锌纽扣电池中的正极活性材料时，在 5 A g^-1 下，30000 次循环后容量保持率约为 81%。密度泛函理论计算表明，钒缺陷可以为可逆锌离子存储提供有利位置。此外，钒缺陷允许将锌离子存储在 V₂O₃ 中，这减少了主体材料和多价离子之间的静电相互作用。

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https://doi.org/10.1038/s41467-021-27203-w

2. Nat. Commun.：用于极快充电锂离子电池的光化学驱动固体电解质界面

极快充电（即在15分钟内达到 80% 的存储容量）是当前锂离子电池技术的迫切要求，也影响了充电基础设施的规划。通过固体电解质界面（SEI）加速锂离子传输是提高充电率的主要障碍；反过来，由于在电极表面镀有锂金属，固体电解质界面层的有限动力学会对循环寿命和电池安全产生负面影响。在这里，我们报告了一种 γ 射线驱动的固体电解质界面层，它允许电池在 10.8 分钟内充电到 80% 的容量，如容量为 2.6 mAh cm⁻²的石墨全电池所确定的那样。这种卓越的充电性能归因于通过γ射线辐射以盐为主的分解诱导的富含氟化锂的固体电解质界面。这项研究强调了非电化学方法在调整固体电解质界面成分以实现快速充电和长循环稳定性方面的潜力，这两个参数由于权衡关系通常难以在典型的电化学过程中同时改善。

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https://doi.org/10.1038/s41467-021-27095-w

3. Adv. Funct. Mater.: 揭示用于可充电锂金属电池的“离子凝胶陶瓷”混合固体电解质中锂离子传输的协同耦合机制

了解混合固体电解质(HSE)中的离子输运行为对于实现高安全性的可充电锂金属电池(LMB)具有重要意义。本文报道了一种以Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)陶瓷颗粒为骨架，以“聚(离子液体) -盐”离子凝胶为离子桥的新型固体“离子凝胶陶瓷”电解质。离子凝胶前驱体的设计目的是改善固-固界面的化学相容性。分子动力学模拟揭示了盐浓度对离子凝胶共配位分布的影响。此外，含有共配位的离子凝胶不仅抑制了LATP与锂负极之间的副反应，而且还提供了有效的锂离子传导途径。由于设计的结构，“离子凝胶陶瓷”混合固体电解质在50°C时表现出0.17ms cm⁻¹的良好离子导电性，同时，所形成的固体电解质使锂对称电池的长循环时间超过3500小时。此外，在磷酸铁锂和高压钴酸锂正极上制备的全固态锂金属电池分别可提供160.0 mAh g⁻¹和125.0 mAh g⁻¹的容量。本研究为合理设计具有高效粒间锂离子导电、相容、稳定、紧凑、耐用的电极-电解质界面的固体电解质提供了理论依据。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202108706

4. Adv. Energ. Mater.：用于全固态锂电池的具有内置快速分子穿梭的机械互锁聚合物电解质

机械互锁聚合物 (MIP) 内分子穿梭的移动性可以提高固体聚合物电解质 (SPE) 的离子电导率和电子传输能力，并保持机械坚韧的结构。具有项链状分子结构的聚轮烷基聚合物电解质表现出高离子电导率（在 25 °C 下σ = 5.93 × 10⁻³ S cm⁻¹和在 60 °C 下 1.44 × 10⁻² S cm⁻¹）， 高锂离子转移数 (t₊ = 0.71) 和高电化学氧化稳定性（4.7 V vs Li⁺/Li）。当固体聚合物电解质用于锂基电池时，通过“内置分子穿梭”设计可以实现高库仑效率（高于98.5%）、优异的倍率性能和快速充电（高于2倍率）。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202170173

5. Adv. Energ. Mater.：碳纳米管原位生长1T‘-MoTe₂纳米片作为稳定锂硫全电池的高效电催化剂和锂调节剂

锂硫电池具有能量密度高、成本低的优点，但多硫化物穿梭效应、反应动力学迟缓和锂枝晶的生长阻碍了锂硫电池的生存。为了以统一的方式解决这些长期存在的挑战，本文提出了一种双功能、柔性、独立的框架，通过将催化和亲锂的1T‘-MoTe₂纳米薄片与导电碳纳米管(MoTe₂-CNT)偶联，作为硫正极(S/MoTe₂-CNT)和锂-金属负极(MoTe₂-CNT/Li)的主体。MoTe₂-CNT不仅引导锂在骨架内均匀生长，而且当与硫正极配对时，还在锂表面形成一层薄的、独特的富含硫化物的固体电解质界面(SEI)。这种固体电解质界面稳定了锂的沉积，抑制了电解液的分解，防止了锂的损失，从而延长了循环寿命。全电池的正负极容量比非常低，为2.5，面积容量为7.6 mA h cm⁻²，循环500次后容量保持率为75%。用MoTe₂-碳纳米管制作的袋式电池具有1533 mA h g⁻¹的高容量和319Wh kg⁻¹的能量密度，低电解质容量比为2.9µL[mA h]⁻¹，低电解质与硫的比为4.5µL mg⁻¹。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202103204

6. Adv. Energ. Mater.：揭示四丁基铵和铯大体积阳离子在提高钠氧电池性能方面的作用

研究了使用两种大体积阳离子四丁基铵 (TBA⁺) 和 Cs⁺ 作为钠氧电池中的电解质添加剂。这些阳离子促进电解质中过氧化钠的稳定，促进溶液介导的途径。与仅包含钠盐的电解质情况相比，特别是在 Cs⁺ 的情况下，TBA⁺ 和 Cs⁺ 的添加都有助于更大的过氧化钠立方体的生长。就完全放电容量而言，两种添加剂都导致放电容量增加，Cs⁺ 的放电容量更大（增强了 50%）。TBA⁺ 还提高了超过氧化物的稳定性；然而，由于烷基的空间位阻，相互作用不如 Cs⁺ 强。这些添加剂的存在不仅会影响过氧化钠的形成机制，还会影响固体电解质中间相的性质。 Cs⁺ 的存在产生了更稳定的固体电解质界面，从而增加了过氧化钠电池的循环寿命。总的来说，提供了新的见解来控制放电产物的生长，修改氧还原反应机制，并通过在电解质配方中添加庞大的单价阳离子来保护钠金属负极表面。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202102834

7. Adv. Energ. Mater.：反蛋白石金属膜解决了超级电容器的体积电容和面积电容之间的权衡

增加储能装置的电极厚度可以提高面积电容，但通常会导致体积电容显着降低。体积电容和电极厚度之间的这种权衡归因于厚电极中较差的离子和电荷传输，一直是实现器件高能量密度的主要障碍。在此，反蛋白石金属膜 (IOMM) 被报道为一种稳定且高速率的电极，其体积电容随电极厚度呈线性增加。反蛋白石金属膜是通过简单的自组装、光聚合和随后的金属化合物化学共沉积制造的，以产生高导电性和电容性 Ni/Ni(OH)₂ 的三维多孔和互连结构。反蛋白石金属膜可用作超级电容器的无粘合剂和无集流器电极，在 18000 次充放电循环中具有超过 1500 F cm^-3 的出色体积电容和 18.2 F cm^－2的超高面积电容。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202102802

8. Adv. Funct. Mater.：通过耦合孔隙度调节和杂原子掺杂对高性能柔性纤维超级电容器进行碳表面工程

柔性纤维超级电容器 (FFS) 被认为是下一代可穿戴储能设备，因为它们提供可靠的安全性、环保性和高功率密度。特别是，柔性纤维超级电容器可用于可穿戴电子产品，因为它可以克服锂离子电池的缺点，例如爆炸危险和复杂的制造工艺。然而，由于碳纤维电极的比表面积有限、电性能差和润湿性低，柔性纤维超级电容器的实际应用继续受到储能性能差的阻碍。在此，首次描述了使用氮和氟共掺杂介孔碳纤维 (FFS-NFMCF) 的柔性纤维超级电容器表面工程，并证明了孔隙率调整和杂原子共掺杂对电化学性能的协同作用。由此产生的超级电容器在 10.0 µA cm^-2 的电流密度下显示出 243.9 mF cm^-2 的高比电容和良好的超快循环稳定性，在 250.0 µA cm^-2 的电流密度下最多10000次循环的电容保持率为 91.3% 。更有趣的是，共掺杂介孔碳纤维在实际应用中表现出良好的机械性能和显着的安全性，从而证明了其在可穿戴电子纺织品中使用的可行性。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202170351

9. Nat. Mater.：多尺度操作研究微晶结构对多孔插层电极电化学性能的影响

锂离子电池尚未实现其全部应用前景，因为电极结构的设计和构造面临挑战，使得其整个内部体积能够可逆地用于离子存储。由相同材料和相同规格制成的电极（仅在组成粒子的尺寸和几何形状方面不同）在极化、应力累积和容量衰减方面可能会表现出惊人的差异。在这里，本文使用同步加速器X射线衍射和能量色散X射线衍射（EDXRD），探讨了V₂O₅作为模型相变阴极中锂化诱导相变的显著粒子几何依赖性修改的机制起源。观察到相位共存区的明显调制是粒子几何形状的函数。具体而言，对于纳米尺寸的球形V₂O₅颗粒，亚稳相是稳定的，以避免形成较大的失配应变。空间分辨EDXRD测量表明，粒子几何形状强烈地改变了多孔阴极结构的弯曲度。在包含微米级血小板的电极结构中，更大的离子传输限制导致整个电极厚度上相当多的锂化异质性。这些见解确立了亚稳相区的粒子几何形状相关修改和电极弯曲度作为实现插层阴极前景的关键设计原则。

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https://doi.org/10.1038/s41563-021-01151-8

10. Angew. Chem. Int. Ed.：在薄层无机固体电解质层间通道中制备二维有序Li_0.33La_0.557TiO₃晶体实现超快Li⁺转移

无机超离子导体在高性能全固态锂电池中具有巨大的应用前景。然而，传统无机固体电解质（ISE）由于晶界电阻大、厚度大，其离子导电性一直不能令人满意。在这里，通过自组装刚性亲水蛭石（Vr）纳米片制备了一个13μm厚的层流框架，具有约1.3nm的层间通道。然后，将Li_0.33La_0.557TiO₃（LLTO）前驱体浸渍在层间通道中，然后原位烧结成大尺寸、定向且无缺陷的LLTO晶体。本文证明，限制效应允许LLTO晶体沿c轴（最快的Li⁺转移方向）有序排列，允许所得到的15μm厚的Vr LLTO电解质具有8.22×10⁻⁵ S cm^-1的离子电导率，在30℃时电导率为87.2 mS。这些值比传统的LLTO基电解质高出几倍。此外，Vr LLTO电解液的压缩模量为1.24 GPa。全固态Li/LiFePO₄电池具有优异的循环性能。

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https://doi.org/10.1002/anie.202114220

11. J. Am. Chem. Soc.：超快超低温氢气质子电池

水性质子电池以其离子半径小、重量轻等独特优点被认为是下一代网格存储最有前景的能源技术之一。水性质子电池的各种材料已经被开发出来；然而，它们的全电池显示出不理想的电化学性能，具有有限的速率能力和循环稳定性。本文介绍了一种新型的水性质子全电池，它在浓磷酸电解液中由氢气阳极和普鲁士蓝模拟阴极驱动，具有显著的倍率性能、循环稳定性和超低温性能。其操作包括阳极上的析氢/氧化-氧化还原反应和阴极上的H⁺插入/提取反应，同时在这两个电极之间仅进行H⁺的理想转移。制造的水性氢气-质子电池具有前所未有的高达960 C的充放电能力，功率密度高达36.5 kW kg^–1，超过35万次的超长循环寿命。此外，这种氢气-质子电池在−80°C的超低温下正常工作，具有其室温容量的54%；在−60°C下具有1150个循环的稳定循环寿命。这项工作为在极端条件下建造高性能水性质子电池提供了新的机会，可用于大规模储能。

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https://doi.org/10.1021/jacs.1c09529

12. J. Am. Chem. Soc.：通过局部高浓度电解液实现稳定的无枝晶钠硫电池

环境温度钠硫电池是锂离子电池的一种有吸引力的、可持续的、低成本的替代品，因为其材料丰度高，比能量为1274 W h kg^–1。然而，它们的生存能力受到多硫化钠（NaPS）穿梭、与电解液的副反应导致的钠损失以及树枝晶形成的阻碍。在这里，本文证明了通过调整电解质的溶剂化结构，可以在硫阴极和钠阳极上实现富含无机成分的固体-电解质界面。这将硫氧化还原过程从传统的溶解-沉淀化学转变为准固态反应，从而消除NaPS穿梭，并促进无枝晶Na金属电镀和剥离。采用溶剂化离子液体电解质结构，在300次循环中，初始容量高达922 mA h g^–1，每循环容量衰减低至0.10%。这种方法的可扩展到软包电池与实际必要的参数证明其实际可行性的潜力。

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https://doi.org/10.1021/jacs.1c08851

13. J. Am. Chem. Soc.：非质子钠氧电池氧还原反应机理表面效应的实时监测

非质子钠氧（Na–O₂）电池的放电由钠离子存在下的阴极氧还原反应（Na⁺-ORR）驱动。然而，非质子性Na⁺-ORR的机制仍然不明确，并且依赖于系统。利用原位电化学拉曼光谱首次研究了三种原子有序Au（hkl）单晶表面的非质子Na⁺-ORR过程，并在分子水平上确定了结构-中间体/机理关系。已经获得了Au（110）上的超氧物和Au（100）和Au（111）上的过氧化物作为中间体/产物的直接光谱证据。将这些实验结果与理论模拟相结合表明，金（hkl）电极对非质子Na⁺-ORR活性的表面效应主要是由Na⁺和O₂的不同吸附引起的。这项工作增强了我们对金（hkl）表面非质子Na⁺-ORR的理解，并为改进型Na–O₂电池的设计提供了进一步的指导。

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https://doi.org/10.1021/jacs.1c10009

14. Adv. Mater.：一种超高功率介孔炭微球| Na⁺-二聚体| Na₃V₂(PO₄)₃钠离子电池

钠离子电池（SIB）在大型储能系统中显示出实际应用。但是，它们的功率密度受到Na⁺缓慢扩散到阴极和阳极材料的限制。在此，本文展示了一个超高功率SIB原型，由高倍率Na₃V₂(PO₄)₃（NVP）阴极、石墨型中碳微球（MCMB）阳极和Na⁺二聚体电解质组成。发现NVP阴极的过电位符合欧姆定律。因此，合成的NVP@C@具有高导电性碳纳米管网络的碳纳米管阴极显示出高的电子导电性，降低了过电位和电荷转移电阻，并导致在1000℃以上具有显著的速率性能。对于MCMB阳极，初始[Na-二聚体]⁺co^-插层步骤以假电容为主，然后膨胀石墨层确保随后的快速离子扩散。阴极和阳极之间的快速插层动力学匹配良好。因此，在二聚体|NVP@C@CNTs中组装的MCMB | 1 M NaPF₆全电池SIB在高功率密度下∼10 kW kg⁻¹,提供88 Wh kg^-1的能量密度。即使在23 kW kg⁻¹超高功率密度，可获得的能量密度为58 Wh kg⁻¹。全电池的令人鼓舞的结果将促进未来大规模应用大功率SIB的发展。

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https://doi.org/10.1002/adma.202108304

15. Adv. Mater.：层状阴极中异常的位置选择性掺杂增强了钠离子电池碱金属层的静电内聚性

P2型Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂因其较高的理论容量和能量密度而成为钠离子电池（SIB）的主要正极材料。但是，将P2型Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂充电至高于4.2V的电压vs. Na⁺/Na可导致有害的结构转变和严重的容量衰减。在此，本文在4.35V vs. Na⁺/Na下，通过过渡金属位（2a）处的Cu离子和Na位（2d）处的异常Zn离子的双位掺杂实现了Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂的稳定循环和抗湿性。2a位的铜离子掺杂稳定了金属层，而更重要的是，锌离子掺杂的异常碱金属位用作O₂−−Zn²⁺−O₂−“柱”用于增强两个相邻过渡金属层之间的静电粘合，防止活性材料沿a-b平面开裂，并抑制深度脱钠时O₂相的生成。这种独特的双位掺杂[Na_0.67Zn_0.05]Ni_0.18Cu_0.1Mn_0.67O₂阴极在2000次循环中以10C的超高速率表现出80.6%的容量保持率，显示出巨大的实际应用潜力。令人印象深刻的是，分别以[Na_0.67Zn_0.05]Ni_0.18Cu_0.1Mn_0.67O₂和商用硬碳为阴极和阳极的全电池器件可以提供217.9 Wh kg^–1的高能量密度和超过1000次循环的优异循环寿命。

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https://doi.org/10.1002/adma.202103210

16. Adv. Mater.：用于可持续电力运输的极化缓解锂离子电池的电解质调制器

电动汽车（EV）正在取代内燃机车，以减少温室气体排放和缓解气候变化；在碳足迹和成本的背景下，开发高能效和长寿命的电池对于确保成功转型至关重要。本文在此报告一种电解质调制器，它可以有效地缓解锂离子电池的极化，从而显著提高能源效率和寿命。在模拟电动汽车运行的动态应力测试中，使用低浓度电解质调节剂（0.2 wt%电解质）的商用软包电池显示出更高的能效（前500个测试周期为87.5% vs. 80.4%）和更长的寿命（基于70%的能量输出保持率提高了四倍）。这项工作为实现车辆的可持续电气化提供了一个简单而有效的策略。

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https://doi.org/10.1002/adma.202107787

17. Angew. Chem. Int. Ed.：二铵分子构型诱导的晶体取向和载流子动力学调节，用于高效稳定的 2D/3D 钙钛矿太阳能电池

二维/三维（2D/3D）混合钙钛矿通过引入有机间隔阳离子，结合了2D钙钛矿的优异稳定性和3D钙钛矿的优异效率的优点。然而，二铵间隔阳离子的分子构型对 2D/3D 钙钛矿性质的影响仍不清楚。在这里，研究者们首先通过使用各种二铵分子来构建 Dion-Jacobson (DJ) 型 2D/3D 钙钛矿以进一步促进光伏性能，系统地研究了分子构型诱导结晶动力学和载流子动力学调节的机制。最小平均 Pb-I-Pb 角导致 [PbX₆]^4- 晶格的最小八面体倾斜，在最佳掺入二铵分子的 DJ 型 2D/3D 钙钛矿中，这使得间隔阳离子和无机物[PbX₆]^4-笼之间具有合适的结合能和氢键，从而有助于形成具有垂直晶体取向、减轻晶格畸变和有效载流子传输的高质量钙钛矿薄膜。因此，器件效率显着提高了 22.68%，并具有出色的湿度稳定性。 

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https://doi.org/10.1002/anie.202114588

18. Angew. Chem. Int. Ed.：具有非共价构象锁定的基于菲并咔唑的无掺杂空穴传输聚合物用于高效钙钛矿太阳能电池

足够的空穴迁移率是无掺杂聚合物空穴传输材料 (HTM) 的先决条件。限制聚合物链的构型变化以提供刚性和平面主链可以降低不利的重组能并提高空穴迁移率。在此，研究者们基于菲咔唑 (PC) 的聚合物 HTM，PC6，利用通过 S-O 二级相互作用的非共价构象锁定来固定分子几何形状并显着降低重组能。从结构明确的重复序列到目标聚合物的系统研究表明，PC 的宽阔平面主链显着增强了相邻聚合物的 π-π 堆积，极大地促进了分子间电荷转移。插入的“刘易斯软”氧原子有效地钝化了钙钛矿/HTM 界面处的陷阱位点，并进一步抑制了界面复合。因此，采用 PC6 作为无掺杂 HTM 的 PSC 提供了 22.2% 的出色功率转换效率并显着提高了寿命，使其成为基于无掺杂 HTM 的最佳 PSC 之一。 

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https://doi.org/10.1002/anie.202114341

19. Adv. Mater.: 使用固态核磁共振光谱、晶体学建模和分子动力学模拟解决非富勒烯受体有机太阳能电池中的原子级相互作用

稠环核心非富勒烯受体 (NFA)，指定为“Y 系列”，使高性能有机太阳能电池 (OSC) 能够实现超过 18% 的功率转换效率 (PCE)。自从引入这些 NFA 以来，人们付出了很多努力来了解其卓越性能的原因。虽然几项研究已经确定了控制高 PCE 的关键光电特性，但对性能大幅变化的分子水平起源知之甚少，PCE 从 5% 到 18%，例如，在 PM6:Y6 OSC 的情况下。在这里，研究者们介绍了一种组合的固态 NMR、晶体学和分子建模方法，以阐明 Y6 晶体、薄膜和 PM6:Y6 本体异质结 (BHJ) 混合物中的原子级相互作用。我们表明 BHJ 混合物中的 Y6 形态不受纯薄膜或单晶形态的控制。值得注意的是，由不同溶剂加工而成的 PM6:Y6 混合物自组装成不同的结构和形态，其中 Y6 分子的侧链和端基与其稠环核心的相对取向在决定所得形态和整体结构方面起着至关重要的作用。太阳能电池的性能。通过这种方法对 BHJs 的分子水平的理解将指导下一代 NFAs 的工程设计，以获得稳定和高效的 OSCs。

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https://doi.org/10.1002/adma.202105943

20. Adv. Mater.: 聚合物受体与柔性间隔提供高效和机械耐用的全聚合物太阳能电池

高效率和机械坚固性对于全聚合物太阳能电池 (all-PSC) 在可拉伸和可穿戴电子设备中的实际应用都至关重要。在这里，研究者们报告了一系列新的聚合物受体 (PAs)，通过结合灵活的共轭断裂间隔物 (FCBS) 来实现高效和机械坚固的全 PSC。FCBS 的加入可以有效调节 PA 的结晶度和预聚集，并实现与聚合物供体 (PD) 的最佳共混物形态，提高全 PSC 的光伏和机械性能。特别是，基于 PYTS-0.3 的全PSC作为PA与30% FCBS和PD (PBDB-T)结合表现出 14.68% 的高功率转换效率 (PCE) 和具有裂纹起始应变的优异机械拉伸性（COS)为21.64%，韧性为3.86 M m^-3，明显优于没有FCBS的PA器件（PYTS-0.0，PCE = 13.01% 和韧性 = 2.70 MJ m^-3）。迄今为止，该COS是PCE超过8%且不含任何绝缘添加剂的PSC报告的最高值。这些结果表明，将FCBS引入共轭骨架是一种非常可行的策略，可以同时提高PSC的PCE和拉伸性。

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https://doi.org/10.1002/adma.202107361

21. Adv. Energ. Mater.: 系统地控制受体氟化可优化非富勒烯有机太阳能电池的分层形态、垂直相分离和效率

非富勒烯受体(NFA)端基(EG)功能化，特别是氟化，不仅影响能量学，还影响体异质结(BHJ)有机太阳能电池(OSC)活性层的形态，从而影响能量转换效率(PCE)和其他指标。然而，对于NFA氟化程度的变化如何影响混合形态和光伏特性的定量理解仍然是未知的。研究者们报道了一系列的三个A-DAD-A类型NFA (D =π供体基团和A=π受体EG)系统增加的程度如氟化作用,全面研究了与聚合物PM6光学性质、电子结构、膜结晶度、电荷载体运输和OSC性能。结果表明，氟化程度最高的NFA (BT-BO-L4F)在BHJ共混物中实现了最优的BHJ层次结构，其中NFA分子间π -π堆积增强，垂直相级配最优。这些因素也促进了最佳的nfa -阴极接触，更平衡的电子和空穴迁移率，并抑制了单分子和双分子的复合。结果表明，该盐盐系列的短路电流密度和填充因子随EG氟密度的增加而逐渐增大，所得到的PCEs从9增加到16.8%。 

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https://doi.org/10.1002/aenm.202102172

22. Nat. Nanotechnol.：纳米级化学异质性主导合金钙钛矿太阳能电池的光电响应

卤化物钙钛矿在光电子器件中具有显著的性能。然而，鉴于钙钛矿具有很深的电荷载流子陷阱和空间组成和结构异质性，这种特殊的性能是惊人的，所有这些都应该不利于性能。研究者们报告了通过提供卤化物钙钛矿器件的纳米尺度化学、结构和光电景观的全球可视化，通过开发一套新的相关的，多模态显微镜测量结合定量光学光谱技术和同步加速器纳米探针测量。我们的研究表明，成分无序在光电响应中占主导地位，而纳米尺度应变变化的影响较弱，即使是大的量级。纳米级成分梯度驱动载流子漏斗到与低电子无序相关的局部区域，将载流子重组远离与电子无序相关的陷阱簇，从而导致高局部光致发光量子效率。这些测量结果揭示了竞争的纳米尺度景观的全球图景，通过空间化学无序来增强器件的缺陷容忍度，从而胜过电子和结构无序。 

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https://doi.org/10.1038/s41565-021-01019-7

23. Nat. Nanotechnol.：用于高效太阳能电池的二维钙钛矿中的光激活层间收缩

了解和定制卤化物钙钛矿在实际环境下的物理行为对于设计高效耐用的光电器件至关重要。研究者们报告了连续光照导致二维混合钙钛矿的面外方向收缩 > 1%，这是可逆的并且强烈依赖于特定的超晶格堆积。X 射线光电子能谱测量表明，恒定的光照会导致末端碘原子中正电荷的积累，从而增强跨有机势垒的板间 I-I 相互作用的键合特性，并激活面外收缩。相关电荷传输，结构和光伏测量证实，光诱导收缩与载流子迁移率和电导率的三倍增加同步，这与第一性原理计算预测的电子能带色散的增加是一致的。通量相关的空间电荷限制电流测量表明，光诱导的层间收缩激活了层间电荷传输。通过增加器件的填充因子和开路电压，增强的电荷传输将二维钙钛矿太阳能电池的光伏效率提高了 18.3%。通量相关的空间电荷限制电流测量表明，光诱导的层间收缩激活了层间电荷传输。通过增加器件的填充因子和开路电压，增强的电荷传输将二维钙钛矿太阳能电池的光伏效率提高了 18.3%。通量相关的空间电荷限制电流测量表明，光诱导的层间收缩激活了层间电荷传输。通过增加器件的填充因子和开路电压，增强的电荷传输将二维钙钛矿太阳能电池的光伏效率提高了 18.3%。 

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https://doi.org/10.1038/s41565-021-01010-2

24. Science：亚稳态 Dion-Jacobson 2D 结构实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池

三维 (3D) 有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的性能可以通过使用具有有效电荷传输的 2D 层状钙钛矿进行表面处理来增强。研究者们阐述了最大化了跨亚稳态 Dion-Jacobson (DJ) 2D 钙钛矿层的空穴传输，该钙钛矿调整了不对称大体积有机分子的取向排列。空穴传输的能量势垒降低后，面外传输速率提高了 4 到 5 倍，n=1 2D PSC 的功率转换效率 (PCE) 为 4.9%。使用亚稳态 DJ 2D 表面层，三种常见 3D PSC 的 PCE 提高了约 12-16%，并可以达到约 24.7%。对于三阳离子混合卤化物 PSC，在约 40°C 的 N 2 中，1-sun 操作 1000 小时后，90% 的初始 PCE 得以保留。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj2637

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