清潔可再生能源的研究，是當今科研領域的重中之重，在此不多贅述。能源領域的研究方向很多，但是最熱門當屬太陽能電池和鋰電池兩大領域。
今天，Nature系列刊物連刊3篇文章，介紹了太陽能電池和固態電池領域的最新進展，值得一提的是，2篇太陽能電池都無關鈣鈦礦。其中1篇Nature Energy是關于有機太陽能電池，1篇Nature Energy是關于多晶CdTe太陽能電池，另外1篇Nature Materials是關于無機固態電解質。
Nature Energy: 高效室內光伏，寬間隙非富勒烯受體的有機光伏電池！
有機光伏電池在驅動室內應用的低功耗離網電子設備領域具有極大潛力。然而，其效率仍然受到受限于開路電壓的較大損失和室內照明的非最佳吸收光譜。中科院化學所的侯劍輝研究員和林雪平大學的高峰教授等人精心設計了一種名為IO-4Cl的非富勒烯受體，并將其與一種名為PBDB-TF的聚合物供體混合，以獲得其吸收光譜與室內光源相匹配的光活性層，光伏特性顯示低于0.60 eV的低能量損失。
研究表明，在1000 lux（2,700 K）的發光二極管照度下，有機光伏電池（1cm2）顯示出26.1％效率，開路電壓為1.10 V。研究人員還通過刮刀涂布方法制造了一個大面積的器件（4 cm2），在室內光源連續照射1000小時的情況下保持其初始光伏性能，具有出色的穩定性。
Nature Energy: 效率20.8％，原位摻雜的多晶CdTe電池！
在所有能源體系中，基于CdTe的太陽能技術的低電力成本和高穩定性屬于絕佳優勢。目前的主流技術是，將CdTe快速沉積與CdCl2退火和Cu摻雜相結合。由此產生的缺陷化學成分得到了很好的補償，并將有用的空穴密度限制在~1014cm-3，從而為填充因子，光電壓和效率創造了一個上限。此外，Cu容易改變能量狀態并在空間上擴散，從而產生潛在的不穩定風險。
美國國家可再生能源實驗室W. K. Metzger團隊通過摻雜多晶CdSexTe1-x和CdTe薄膜與As同時從太陽能電池中完全去除Cu來證明了顯著的變化。吸收層多數載流子密度在不損害壽命的情況下增加了數量級至1016-1017cm-3，并且與大于30 mA cm-2的高光電流耦合。展示了在多晶薄膜中摻入快速摻雜劑，提高穩定性和獲得20.8％太陽能電池效率的途徑。
Nature Materials綜述: 無機固態電解質的基礎知識
在可持續能源存儲的關鍵領域，固態電池因其潛在的安全性、能量密度和循環壽命優勢而受到廣泛關注。皮卡第儒勒-凡爾納大學Theodosios Famprikis、Christian Masquelier聯合巴斯大學M. Saiful Islam綜述了近年來對無機固體電解質的基本認識的進展。無機固體電解質是固體電池概念的核心，它解決了多尺度離子傳輸、電化學和機械性能以及電流處理路線等方面的關鍵問題。對實際固態器件而言，與電解有關的主要挑戰包括利用金屬陽極、穩定界面和保持物理接觸，而解決這些問題的關鍵在于對固體電解質材料的基本特性有更多的了解。
參考文獻：
【1】Yong Cui et al. Wide-gap non-fullereneacceptor enabling high-performance organic photovoltaic cells for indoorapplications. Nature Energy 2019.
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0448-5
【2】W. K. Metzger et al. Exceeding 20%efficiency with in situ group V doping in polycrystalline CdTe solar cells. NatureEnergy 2019.
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0446-7
【3】Famprikis, T. Masquelier, et al.Fundamentals of inorganic solid-state electrolytes for batteries. Naure Materials.2019.
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0431-3
