#新能源周报#广谱吸收的太阳能纳米晶材料

新能源材料一周纵览051期
20160418-20160424

本期导读：世界上最小的热机；监控运动的MONI衬衫；为什么钠离子电池的容量低； CIGSe中缺陷的出现和消失；太阳能脉冲2号完成横跨太平洋飞行；广谱吸收的太阳能纳米晶材料；高效率太阳能电池的秘密；无容量衰减的纳米纤维电池，想知道吗？快来看看吧~

1、世界上最小的热机
Physicists build world's smallest heat engine

自工业革命以来，热机对社会的发展起着重要的作用。最近发表在科学杂志上的一篇文章介绍了一种新型的热力发动机——它只需要一个原子。研究人员用一个保罗陷阱捕获一个带电的钙原子。由电产生的噪声将这个原子加热，并使用激光束将其冷却，使钙原子进行热力循环。这意味着粒子在陷阱内的来回移动，从而复制一个典型发动机的冲程。经过测试，研究人员表示，如果单原子发动机的功率从一个原子的微小质量比例放大，其输出将相当于汽车的发动机。

2、监控运动的MONI衬衫
Wearable Technology: Smart printed sensors monitor movement sequences

可穿戴技术在健康和健身方面有着较大的发展，比如智能手镯。Fraunhofer ISC开发了一种新型透明传感器材料。这种材料具有较好的透明性和灵活性，同时还能够自发地获得能量，所以不需要像电池一样的电源，并且能够使用丝网印刷工艺将其打印在纺织品上。因此产生了MONI衬衫，它最重要的功能是监控运动序列，它将在医疗保健方面有很大的帮助。

3、为什么钠离子电池的容量低？
Scientists solve a long-standing puzzle for Na-ion battery leading to a general conceptual rule

钠离子电池的研究中长期存在这样一个问题：为什么钠使石墨具有比锂还低的存储容量。研究人员用量子力学(Schrodinger方程)进行计算，发现石墨钠的容量，的确比锂小，并且比钾，铷，和铯弱。正常情况下，周期表中一列元素会有单调行为的周期性，但是，钠与其他底物的结合比锂和钾弱，并比铷和铯弱。这是因为电离能和离子基体之间的竞争导致的结果，同时，镁的结合与周期表中同列元素相比同样较弱。

相关文章发表在Proceedings of the National Academy of Sciences 上。

4、CIGSe中缺陷的出现和消失
Thin-film solar cells: How defects appear and disappear in CIGSe cells

铜铟镓硒(CIGSe)太阳能电池具有多晶硅薄膜太阳能电池的最高效率，然而CIGSe电池商业化的效率却未能达到实验室的效率，这是因为CIGSe气相沉积在基底的过程极其复杂，并且由许多变量控制。研究人员提出了一个可能的原因:制造过程中形成了降低效率的缺陷。研究表明，在CIGSe薄膜气相沉积的过程中，铜和硒含量的增加，能够让缺陷逐渐消失。

相关文章发表在 Energy Environ. Sci.  上。

5、太阳能脉冲2号完成横跨太平洋飞行
Solar-powered plane slowly soaring from Hawaii to California

在确认天气良好的前提下，太阳能脉冲2号于上周四从夏威夷出发，横跨太平洋，降落在美国加利福尼亚州，完成了其环球飞行。来自瑞士的太阳脉冲 2 号机翼表面采用的是 17,248 颗太阳能电池，这是一架完全以太阳能为动力的飞机。“太阳脉冲”计划的目标是利用全太阳能动力飞机首次挑战环绕地球飞行。

6、广谱吸收的太阳能纳米晶材料
Nanocrystals expand the range of solar cell light energy to ultraviolet and infrared regions

中科大的研究人员利用锌、镉和铜这三种材料的硫化物，制成了可用于太阳能电池的纳米晶体材料，可以吸收从紫外线到红外线的广谱太阳光。这套光转化系统的基础是硫化锌基底，可以用来吸收紫外光；在基底上涂覆一层硫化镉，用于吸收可见光部分；而红外光则由硫化铜晶体来吸收。研究人员将这种材料装在光水解电池中测试其性能，发生了光电转化效应，证实了这种材料的可行性。该研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition 期刊上。

相关文章发表在 Angewandte Chemie International Edition上。

7、 高效率太阳能电池的秘密
Solar cell mystery solved, expected to greatly increase efficiency

阿卜杜拉国王科技大学的研究人员首次合成了单晶的spiro-OMeTAD，其空穴迁移率要比同种薄膜材料高三个数量级。研究人员首先将spiro-OMeTAD溶解在特定的溶剂中，随后再将其放在抗溶剂中，抗溶剂逐渐扩散到内部结构中，引起spiro-OMeTAD的结晶。在此基础上，研究人员研究了其电子转移机理，并指出在此类太阳能电池中，提高空穴转移层的结晶度是未来的发展方向。

该研究结果发表在Science Advances期刊上。

8、 无容量衰减的纳米纤维电池
Chemists create battery technology with off-the-charts charging capacity

加利福尼亚大学的研究人员设计出一种纳米纤维电池，可以重复充放电数千次，这项研究可以用来大幅提升计算机、手机、航天器等的使用寿命。纳米纤维具有高导电性以及高比表面积，但在锂离子电池中，会发生体积膨胀，引起电池失效。研究人员在金纳米线包覆了一层锰氧化物涂层，从而解决了该问题。并利用某种凝胶作为电解液，组装成电池，可以进行充放电数千次，而不会发生容量的衰减。

本期周报由材料人新能源周报小组Carl，Ahenn供稿，材料牛编辑整理。

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