高质量的钙钛矿光收获器和坚固的有机孔提取层是实现高性能钙钛矿太阳能电池(PSCs)的关键。
2023年1月19日，华中科技大学李雄，荣耀光及洛桑理工学院Michael Grätzel共同通讯在Science 在线发表题为“Radical polymeric p-doping and grain modulation for stable, efficient perovskite solar modules”的研究论文，该研究在混合阳离子钙钛矿中引入了一种膦酸功能化富勒烯衍生物作为晶界调制剂来巩固晶体结构，从而提高了薄膜对光照、热和湿的耐受性。
该研究还开发了一种氧化还原活性自由基聚合物聚(氧化铵盐)，它可以通过空穴注射有效地对空穴运输材料进行对掺杂，同时也缓解了锂离子的扩散。1平方厘米混合阳离子-阴离子PSCs的功率转换效率为23.5%，17.1平方厘米微型模块的功率转换效率为21.4%。在70°±5°C连续1个太阳光照下进行最大功率点跟踪3265小时后，PSCs仍保持了95.5%的初始效率。
另外，2023年1月19日，中国科学技术大学薛天团队在Cell 在线发表题为“Light modulates glucose metabolism by a retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis”的研究论文，该研究发现光可以通过激活支配下丘脑视上核(SON)的固有光敏性视网膜自感光神经节细胞(ipRGCs)急剧降低小鼠的葡萄糖耐量(GT)。SON中的加压素（Vasopressin）神经元投射到室旁核，然后投射到孤束核中的GABA能神经元，最后投射到棕色脂肪组织(BAT)。光对该神经回路的激活直接阻断了BAT中的自适应产热作用，从而降低了GT。在人类中，光也在BAT活跃的温度下调节GT。因此，该研究工作揭示了视网膜-SON-BAT轴介导光对葡萄糖代谢的影响，这可能解释了人工光和代谢失调之间的联系，提出了一种潜在的预防和治疗策略来管理葡萄糖代谢障碍。
2023年1月19日，厦门大学王科嘉及梁青共同通讯在Cell 在线发表题为“Opioid-induced fragile-like regulatory T cells contribute to withdrawal”的研究论文，该研究描述了阿片类药物使用障碍患者和健康对照组的外周免疫细胞的分布。阿片类相关血液中免疫细胞分布异常，脆弱样调节性T细胞(Tregs)明显增多，与停药评分呈正相关。类似地，阿片类药物治疗的小鼠也表现出Treg衍生的干扰素-γ (IFN-γ)表达增强。IFN-γ信号重塑伏隔核(NAc)神经元的突触形态，调节随后的戒断症状。该研究证明，阿片类药物通过下调星形胶质细胞衍生的脂肪酸结合蛋白7 (Fabp7)增加神经元来源的C-C基序趋化因子配体2 (Ccl2)的表达，并破坏血脑屏障(BBB)的完整性，这两者都触发了外周Treg浸润到NAc。总之，该研究表明，阿片类药物推动脆弱样Treg的扩张，并有利于外周Treg在血脑屏障的退化，从而导致IFN-γ介导的突触不稳定和随后的戒断症状。
2023年1月19日，南京大学王牧，彭茹雯及美国东北大学Liu Yongming共同通讯在Science 在线发表题为“Breaking the limitation of polarization multiplexing in optical metasurfaces with engineered noise”的研究论文，该研究通过将工程噪声引入到琼斯（Jones）矩阵元的精确求解中，打破了超表面极化复用能力的基本限制，这种限制源于琼斯矩阵的维数约束。该研究的实验证明了多达11个独立的全息图像使用单一超表面照亮可见光与不同的偏振，这是极化多路复用的最高容量。结合位置复用方案，超表面可生成36个不同的图像，形成全息键盘图案。这一发现意味着高容量光学显示、信息加密和数据存储的新范式。
2023年1月19日，吉林大学于吉红，陈飞剑，北京大学Li Jian及西班牙马德里材料科学研究所Miguel A. Camblor共同通讯在Science 在线发表题为“A 3D extra-large-pore zeolite enabled by 1D-to-3D topotactic condensation of a chain silicate”的研究论文，该研究报道了一种新的高度稳定的纯二氧化硅沸石，称为ZEO-3，它具有一个多维的、相互连接的超大型孔隙系统，通过由16和14硅酸盐四面体制成的窗口打开，这是迄今为止已知的密度最小的二氧化硅多面体。这种沸石是由链硅酸盐史无前例的一维到三维(1d到3d)拓扑凝结形成的。与其他沸石和金属有机骨架相比，ZEO-3具有超过1000平方米/克的比表面积，对挥发性有机化合物的减少和回收表现出较高的性能。
2023年1月18日，新加坡国立大学仇成伟及哈尔滨工业大学（深圳）肖淑敏共同通讯（中国科学技术大学为第一单位）在Nature 在线发表题为“Observation of intrinsic chiral bound states in the continuum”的研究论文，该研究报告了真实/内在手性响应与共振超表面的实验实现，其中工程倾斜几何破坏面内和面外对称。该研究结果标志着在连续统中首次观测到固有手性束缚态，其近单位圆二色度为0.93，可见频率的高质量因子超过2663。总之，该研究的手性超表面可能会在手性光源和探测器、手性传感、电子学和不对称光催化等领域得到广泛应用（点击阅读）。
2023年1月18日，浙江大学田鹤教授、张泽院士、新加坡国立大学陈景升教授以及美国内布拉斯加大学林肯分校Evgeny Y. Tsymbal教授合作在Nature杂志在线发表题为“In-plane charged domain walls with memristive behaviour in a ferroelectric film”的研究论文，该研究报告了在几纳米厚的BiFeO3铁电薄膜中可控地创建和操纵平面内带电畴壁的策略（点击阅读）。
2023年1月18日，电子科技大学程玉华，黄伟，美国西北大学Tobin J. Mark、Antonio Facchetti及Zheng Ding共同通讯在Nature 在线发表题为“Vertical organic electrochemical transistors for complementary circuits”的研究论文，该研究展示了具有平衡和超高性能的p型和n型垂直OECTs，通过将氧化还原活性半导体聚合物与氧化还原活性光固化和/或可光固化聚合物混合，形成离子渗透半导体通道，实现在一个简单的、可伸缩的垂直结构中，该结构具有密集的、不透水的顶部接触。该研究是第一个垂直堆叠互补垂直OECT逻辑电路实现了在小于±0.7 V时超过1kA cm−2的足迹电流密度、0.2-0.4 S的跨导、小于1ms的短瞬态时间和超稳定的开关(>50,000次循环)。这种架构为有机半导体氧化还原化学和物理的基础研究提供了许多可能性，在纳米尺度的密闭空间中，没有宏观电解质接触，以及可穿戴和可植入设备的应用（点击阅读）。
2023年1月18日，北京航空航天大学刘知琪教授、蒋成保教授与华中科技大学张佳教授以及苏州纳米所曾中明研究员合作在Nature 杂志在线发表题为“Room-temperature magnetoresistance in an all-antiferromagnetic tunnel junction”的研究论文，该研究描述了一个串联反铁磁体（MnPt）和非串联反铁磁体（Mn3Pt）之间的室温交换偏压效应，它们共同类似于铁磁体-反铁磁体交换偏压系统。作者利用这种奇特的效应建立了全反铁磁隧道结，其非挥发性的室温磁阻值很大，最高达到约100%。原子自旋动力学模拟表明，MnPt界面处的无补偿局部自旋产生了交换偏置。第一性原理计算表明，显著的隧穿磁电阻源于动量空间中Mn3Pt的自旋极化。总之，全反铁磁隧道结器件，具有几乎消失的杂散场和强烈增强的自旋动力学高达太赫兹水平，可能是下一代高集成和超快存储设备的重要（点击阅读）。
2019年1月18日，中国科学院国家天文台刘超团队在Nature 在线发表题为“Stellar initial mass function varies with metallicity and time”的研究论文，该研究报告了一个基于大约93000颗光谱观测到的M矮星的恒星计数结果，比以前的研究高出一个数量级，它们位于100-300秒差距的太阳附近。该研究发现了一个变量IMF的明确证据，它取决于金属丰度和恒星年龄。具体来说，与标准的IMF相比，早期形成的恒星群包含更少的低质量恒星，与恒星金属丰度无关。然而，在近代，低质量恒星的比例随着恒星金属丰度的增加而增加。我们银河系中低质量恒星的可变丰度为恒星形成模型建立了一个强大的基准，并可能严重影响银河系化学富集建模、星系质量估计和行星形成效率的结果。
有机-无机杂化钙钛矿在光伏(PV)应用中吸引了广泛的研究兴趣。虽然有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)的功率转换效率(PCE)现在可以超过25%，但只有小面积的PSCs(孔径面积< 0.1 cm2)才能获得如此高的效率。
报道的小型实验室电池的进展不一定转移到钙钛矿太阳能模块(PSMs)，因为诸如薄膜不均匀性、光电流收集的电阻性损失和离子扩散导致的不稳定性等问题会随着器件面积的急剧增加。因此，基于当前材料和制造技术的大面积器件通常有大量的性能损失。因此，在更大面积上沉积具有低缺陷密度的致密钙钛矿捕光层和电荷传输层是至关重要的。
抗溶剂旋涂工艺已广泛应用于钙钛矿薄膜的沉积。然而，该技术不能应用于大面积钙钛矿薄膜的铸造。扩大设备尺寸的常用方法是使用“钙钛矿墨水”，这种墨水与槽模涂层、医生刀片涂层和真空闪光辅助溶液处理(VASP)等工艺兼容。除了形貌控制外，还需要钝化缺陷，抑制不利离子扩散，促进钙钛矿薄膜内的电子载流子运输。
功能性分子调节剂被引入晶界(GBs)以修复缺陷和防止离子迁移。研究人员先前的工作引入了膦酸衍生物[−PO(OH)2]作为比羧酸更有效的钝化和交联剂。然而，先前的工作通常使用脂肪族骨干(它是电化学惰性的，不与钙钛矿相互作用)来连接官能团。因此，设计一种既能促进颗粒间电子转移，又能加强颗粒间结合的颗粒调制器，对于制备高质量的大面积钙钛矿膜用于PSM至关重要。
器件配置及光伏性能（图源自Science ）
高性能PSM的制造还需要缩短加工时间，提高空穴传输层(HTL)的导电性和稳定性。对于N- i-p器件，典型的空穴传输材料(HTMs)，如PTAA沉积在钙钛矿层的顶部。由于其固有电导率低，通常采用吸湿锂盐(例如双(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI)的p型掺杂工艺。螺旋体- meotad的常规掺杂过程通常需要数小时，并产生副产物(例如LixOy)，这会严重降低细胞性能。
研究人员致力于开发HTMs在PSCs中的掺杂策略。Kong等人在紫外线(UV)下通过HTM前驱体溶液中气泡二氧化碳来掺杂spiro-MeOTAD，从而减少了掺杂时间。Zhang等人开发了一种通过使用稳定的有机自由基和离子盐作为掺杂剂来避免后氧化的方法。虽然已证明对小面积实验室电池有效，但对大面积PSM有效的HTM掺杂尚未有报道。
该研究在混合阳离子钙钛矿中引入了一种膦酸功能化富勒烯衍生物作为晶界调制剂来巩固晶体结构，从而提高了薄膜对光照、热和湿的耐受性。该研究还开发了一种氧化还原活性自由基聚合物聚(氧化铵盐)，它可以通过空穴注射有效地对空穴运输材料进行对掺杂，同时也缓解了锂离子的扩散。1平方厘米混合阳离子-阴离子PSCs的功率转换效率为23.5%，17.1平方厘米微型模块的功率转换效率为21.4%。在70°±5°C连续1个太阳光照下进行最大功率点跟踪3265小时后，PSCs仍保持了95.5%的初始效率。
转自：“iNature”微信公众号
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