不到一個月2篇《Science》!網友:……

前幾日剛剛總結過Sargent教授2020年前1,2月的進展(鏈接:震撼!僅2個月,發表1篇Science,10餘篇子刊/AM/JACS—加拿大兩院院士Sargent教授成果集錦)。傳奇故事還在進行,2月7日到3月6日,不到一個月時間,Sargent再發《Science》,通過溶液處理的微米級鈣鈦礦頂部電池與全織構矽異質結底部電池相結合,組成雙疊層電池,效率突破25.7%,能夠經受400小時,85℃熱穩定測試和40°C下最大功率點跟蹤400小時測試,性能無衰減。

網友:一般人半輩子的成果,他兩個月做到瞭……

不到一個月2篇《Science》!網友:……

3月6日《Science》高效串聯太陽能電池,效率突破25.7%!

堆疊具有較小帶隙的太陽能電池形成雙結膜,有望克服單結光伏電池的Shockley-Queisser極限。固溶鈣鈦礦的快速發展帶來瞭鈣鈦礦單結效率> 20%。但是,該工藝尚未能夠與行業相關的織構晶體矽太陽能電池進行單片集成。

加拿大多倫多大學Edward H. Sargent院士阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf合作,溶液處理的微米級鈣鈦礦頂部電池與全織構晶體矽異質結底部電池相結合,組成雙疊層電池。相關論文以“Efficient tandem solar cells with solution-processed perovskite ontextured crystalline silicon”為題,今日發表在《Science》上。

不到一個月2篇《Science》!網友:……

為瞭克服微米級鈣鈦礦中電荷收集的挑戰,該課題組將矽錐體底部的耗盡寬度增加瞭三倍。此外,通過將自限鈍化劑(1-丁硫醇)固定在鈣鈦礦表面上,增加瞭擴散長度並進一步抑制瞭相分離。這些綜合的增強功能使鈣鈦礦矽串聯太陽能電池的獨立認證功率轉換效率達到瞭25.7%。這些器件能夠經受85°C下進行400小時的熱穩定性測試,以及在40°C下在最大功率點跟蹤400小時後,其性能損失可忽略不計。

2月6日,Science:創紀錄的速度,把二氧化碳轉化為乙烯

電解催化CO2還原為CO以及多碳有機物有望緩解目前日益突出的能源緊張與環境污染問題。一般的電解催化裝置需要在水溶液中通過電解水來為多碳有機物提供質子,這就導致瞭一個嚴重的問題:CO2在水溶液中的擴散能力很差(堿溶液中擴散長度隻有幾十納米),因此導致瞭低的電解電流密度(<100 mA cm−2)和低的能量轉換效率,同時,由於電解催化反應在氣( CO)-固(催化劑)-液(電解液)三相復合區進行,親水的催化劑活性層會在高堿性環境下被腐蝕融入電解液,導致催化活性不斷下降以及析氫反應加劇。

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基於此,加拿大多倫多大學Edward H. Sargent教授團隊聯合David Sinton教授團隊設計瞭一種能夠將氣體、離子和電子解耦合的含金屬-離子聚合物復合結構電解催化體系( CIBH ),在電解CO2制備多碳化合物時電流密度超過1 A cm−2,為目前報導的最高值。作者選用具有親水-SO3基團和疏水-CF2基團的聚全氟磺酸(PFSA)塗覆在催化劑表面來實現CIBH這一結構,塗覆層表面的親水基團接觸催化劑使之與電解液充分浸潤接觸,有利於質子的產生,而內部的疏水通道則有利於CO2的傳輸。結果顯示,厚度僅為5-10nm的塗覆層可以使CO2擴散長度提升近400倍,達到瞭微米級別。將該結構分別應用到Ag和Cu基的催化劑上進行CO2還原制備CO,Ag-CIBH和Cu-CIBH催化體系的電流密度分別能夠達到400 m Acm−2和340 m Acm−2,而原始的Ag和Cu催化劑電流密度分別隻有54 mA cm−2和64 mA cm−2。在此理念上,作者設計瞭3D Cu- CIBH催化體系,在7M KOH電解液中CO2流量達到瞭50 cm3min –1,最大電流密度達到瞭1.32 A cm−2,陰極能量效率提高瞭45 %,這項技術大大提升瞭電解催化CO2制備多碳有機物在工業上的實際應用可行性(《Science》:創紀錄的速度,把二氧化碳轉化為乙烯!)。

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作者簡介

不到一個月2篇《Science》!網友:……

Edward H. Sargent教授,多倫多大學副校長,加拿大皇傢科學院院士,加拿大工程院院士,加拿大科技部納米技術分部主席,InVisage Technologies 創始人,Xagenic共同創始人,AAAS會士,IEEE會士,ACS Photonics副主編。Edward H. Sargen教授是材料學和光子學鄰域世界著名科學傢,因其在可溶相處理的半導體太陽能電池和光探測器研究中所作出的傑出貢獻,當選Fellow of the AAAS;因其在膠體量子點光電子器件研究中所作出的貢獻,當選Fellow of the IEEE;因其在利用量子限域材料制備全光譜太陽能電池和超靈敏光探測器研究中所作出的貢獻,當選加拿大工程院院士。Edward H. Sargen教授在Nature和Science等國際頂級期刊發表論文多篇,目前已獲引用超過61894次(Google數據),其中有100篇論文的引用次數超過100次。

原文鏈接:

https://science.sciencemag.org/content/367/6478/661

https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1135

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