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在吸收层和传输层之间插入超薄的低导电性夹层已成为减少最佳钙钛矿太阳能电池表面重组的重要策略。然而，这种方法的一个挑战是开路电压(Voc)和填充因子(FF)之间的权衡。
2023年2月16日，中国科学技术大学徐集贤团队在Science在线发表题为“Reducing nonradiative recombination in perovskite solar cells with a porous insulator contact”的研究论文，该研究表明多孔绝缘体接触降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合。
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)。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。
2023年1月11日，中国科学技术大学朱彦武课题组与韩国蔚山国家科学与技术研究院Rodney S. Ruoff课题组合作在Nature杂志在线发表题为“Long-range ordered porous carbons produced from C60”的研究论文，该研究报道了以α-Li3N为催化剂的C60粉末在常压条件下以克量级制备了一种新型碳——长程有序多孔碳(long-range ordered porous carbon, LOPC)。通过模拟，研究发现LOPC是一种亚稳态结构，发生在富勒烯型碳向石墨烯型碳的转变过程中，随着退火温度的升高，LOPC的性质从半导体型向金属型转变。
2023年1月4日，中国科学技术大学任希锋，新加坡国立大学仇成伟，Guo Qiangbing，Stephen J. Pennycook及Andrew T. S. Wee共同通道在Nature在线发表题为“Ultrathin quantum light source with van der Waals NbOCl2 crystal”的研究论文，该研究报道了一种van der Waals晶体，氧化二氯铌(NbOCl2)，具有消失的层间电子耦合和单分子层样激子行为，以及可伸缩的二次谐波产生强度，比单分子WS2高3个数量级。值得注意的是，强二阶非线性使相关参数光子对的产生，通过自发参数下转换(SPDC)过程，薄片薄约46纳米。据研究人员所知，这是第一个在二维层状材料中明确证明的SPDC源，也是迄今为止报道过的最薄的SPDC源。总之，该研究工作为开发基于范德华材料的超紧凑片上SPDC源以及经典和量子光学技术中的高性能光子调制器开辟了道路。
先进的器件结构和接触设计以及吸收器质量的改进推动了钙钛矿太阳能电池的兴起。将钙钛矿沉积在电子传输层(ETL)上的传统n-i-p器件的功率转换效率(PCEs)高达25.7%。p-i-n电池最近也达到了认证的PCEs ~24%。这些高性能电池的开路电压(Vocs)相对于相应带隙的Shockley-Queisser (S-Q)限制达到>90%，超过了硅电池的记录水平(~85%)。这种高水平的Voc反映了通过插入超薄低电导率钝化层来减少光载流子传输界面上的非辐射复合的密集努力。低维钙钛矿和低导电性有机材料是目前性能最好的电池的主要钝化材料。
研究人员还探索了介电无机物，如Al2O3和ZrO2，类似于硅电池中的隧道氧化钝化。然而，它们远没有那么成功，主要是因为电隧穿对介电厚度的极端敏感性。据报道，由于串联电阻损失，亚纳米级的介质层厚度增加会导致巨大的填充因子(FF)降低。这种权衡问题也适用于二维(2D)钙钛矿和绝缘有机钝化层。这种钝化输运权衡使得Voc和FF挑战同时最大化。这也使放大制造成为一个进一步的挑战，因为用超薄钝化层均匀覆盖粗糙的大面积表面并不容易，尤其是使用固溶工艺。
PIC器件结构示意图（图源自Science）
该研究通过引入带有随机纳米开口的厚(约100纳米)绝缘体层来克服这一挑战。该研究对具有这种多孔绝缘体接触(PIC)的电池进行了漂移扩散数值模拟，并通过控制氧化铝纳米片的生长模式，使用溶液工艺实现了它。利用接触面积减少约25%的PIC，作者在p-i-n器件中实现了高达25.5%的效率。Voc×FF的乘积为Shockley-Queisser极限的87.9%。p型接触处的表面复合速度由64.2 cm / s降低到9.2 cm / s。由于钙钛矿结晶度的提高，整体复合寿命从1.2微秒增加到6.0微秒。钙钛矿前驱体溶液润湿性的改善使作者能够展示一个23.3%的高效1 cm2的p-i-n电池。该研究在这里证明了它对不同p型接触和钙钛矿组成的广泛适用性。
中国科学技术大学化学与材料科学学院研究生彭伟、毛凯天和蔡逢春完成了论文的核心实验工作；中国科学技术大学徐集贤教授为通讯作者；美国科罗拉多大学博德分校Michael McGehee教授进行了深入合作。该工作得到国家自然科学基金委、国家科技部、合肥综合性国家科学中心能源研究院、中国科学技术大学碳中和研究院的基金支持。徐集贤教授感谢上海同步辐射光源和腾讯基金会科学探索奖的支持。
参考消息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade3126
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