解说头版文章！Advanced系列能源转换与存储类封面大赏（9月第1期）

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我自封面大赏

——编语

钙钛矿光伏材料

西北工业大学王洪强教授及合作者报道了一种提升钙钛矿光伏材料光电转换性能的界面材料——p型氟化纳米金簇。该纳米金簇通过脉冲激光辐照技术在乙酸乙酯中制备，经反溶剂过程填充到钙钛矿膜的晶界处及覆盖于表面。界面中的金簇负责传导空穴，提升钙钛矿膜的电荷分离效率；表面上的金簇因具有疏水配体，能防止水与对水不稳定的钙钛矿材料接触，从而增强钙钛矿膜的稳定性。

含金簇的钙钛矿太阳能电池的最大光电转换效率达24.02%（钙钛矿材料：FAPbI₃）。相对湿度75%的环境下可稳定运行超过10000小时。

封面灵感来自哪吒闹海故事。哪吒想破坏龙宫中用钙钛矿材料搭建起来的宝塔，但因宝塔裂纹处有金簇填充，宝塔虽裂但未垮。以此比喻本文报道的金簇界面材料有助于提升钙钛矿光伏材料的稳定性。

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钙钛矿光伏材料

中科院化学宋延林课题组与南昌大学陈义旺课题组联合，报道了一种高通量印刷钙钛矿太阳能电池的方法。该方法将CH₃NH₃PbI₃颗粒封装在含有机硅烷的乙腈里，利用弯月面涂布法（meniscus coating），将含钙钛矿材料的乙腈涂覆在NiO_x基底上。随着乙腈挥发，钙钛矿颗粒被均匀释放在基底上，组装成大面积、均匀薄膜，形成倒置结构的太阳能电池。位于薄膜晶界里的硅烷保护钙钛矿材料并阻挡界内离子传导，提升太阳能电池的热稳定性和寿命。

该方法简便快捷，仅需140秒就能印刷出1 kW的钙钛矿太阳能电池板。所印刷出的太阳能电池经85°C下加热500小时后，仍保持超过87%的光电转换效率。AM1.5光照超过1000小时后效率无明显衰减。

右侧刚涂布上的钙钛矿乙腈液滴在逐步干燥的过程中形成了左侧具有晶界的钙钛矿薄膜。左侧薄膜被半透明的板覆盖，可能是表达有机硅烷对钙钛矿材料的保护作用。画面左上有CH₃NH₃PbI₃晶体结构示意图，其后三束阳光照下，对应太阳能电池。

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锌基电池

香港理工大学倪萌课题组、北京理工大学王克亮课题组、美国加州大学圣地亚哥分校Jinhye Bae教授等联合，综述了锌基电池水凝胶电解质的研究进展。锌基电池以其能量高、造价低、安全性好的特点而被应用于可穿戴柔性器件中。本综述侧重于极端环境（高温、寒冷等）、大幅度弯曲的工作条件。

综述基本结构如下：

一、背景概述

二、水凝胶电解质的基础知识及用于柔性锌基电池的水凝胶电解质种类

三、极低温应用条件的水凝胶电解质设计策略与挑战

四、极高温应用条件的水凝胶电解质设计策略与挑战

五、大形变应用条件的水凝胶电解质设计策略与挑战

六、构筑能应用于各种极端条件的水凝胶电解质的方法

七、总结与展望。结尾提出的锌基电池水凝胶电解质的挑战包括：

1. 电解质各成分比率与实际性能的关系需要进一步研究、优化；

2. 开发拓展水系锌基电池工作电压的廉价、便捷的方法；

3. 电极与水凝胶电解液间的反应机理有待深究；

4. 商业化方向的挑战：电池封装技术、电极制造步骤简化；

5. 电池回收技术发展需要跟上电池大规模应用速度；

6. 除高温、低温、形变外的其它工作状况的考虑有待完善，例如电解质吸湿、碱性电解质与空气中CO₂反应失效等问题应如何应对。

一块柔性锌金属电池从远处绵延而来，着重展示了位于正负极之间的水凝胶电解质。画面上方的冰水与下方的火焰分别对应低温、高温的极端工作环境，呼应了综述的主题。

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锌金属电池

韩国延世大学（Yonsei University）Sang-Young Lee教授课题组制备出一种用于锌离子电池的锌负极保护层。这层材料含有机锌盐、硫醇烯类高分子骨架，以[BMP]⁺[TFSI]^–离子液体为介质。使用时，将这种离子液体涂布在锌负极上，然后经紫外线照射交联，在锌表面均匀覆盖一层厚度约500 nm的保护膜。该膜能阻挡水与锌接触，减少锌负极的腐蚀；同时能传导Zn²⁺，确保电池正常运行。

这种Zn负极与MnO₂正极组成的水系锌金属电池在充放电600次后的电容量保持率高达95.7%。