#新能源周报#为有机太阳能电池穿上护甲

新能源材料一周纵览047期
20160321-20160327

本期导语：光触酶板助力太阳能光解水；二氧化碳不是无情物，化作混泥土更护家园；固态电解质开启固体电池大门；为有机太阳能电池穿上护甲；铁金属加速太阳能电池生产；层状石墨烯与金属锂强强联合打造高能量电池；甲烷利用清洁化，地球再也不用担心气候污染了；甘蔗向生物燃油进军。

1、光触酶板助力太阳能光解水
Solar water splitting using particulate photocatalyst sheets

东京大学的研究人员利用颗粒光触酶板，将太阳能转化为氢能，已经能使其转换效率达1.1%。颗粒光触酶板由两种颗粒催化剂和导电材料组成，并固定在玻璃板上，具有可扩展性和较低的制造成本等优点。光触酶板是为粒子转移做准备的：首先，在催化剂作用下可见光光解出氢气和氧气，随后，颗粒复合光催化剂层和导电层剥落，这使得颗粒与导电层电阻减小。随着光触酶板大规模生产，应用前景广阔。

相关研究成果发表在Nature Materials上。

2、二氧化碳不是无情物，化作混泥土更护家园
Researchers turn carbon dioxide into sustainable concrete

二氧化碳排放量主要来源是世界各地发电厂的烟气，也有部分来自混凝土的生产排放。加州大学洛杉矶分校的研究人员致力于寻找一种独特的解决方案，可以帮助消除这些温室气体。该方案主环节是创建一个闭环过程：捕获发电厂的烟气，使用3D打印机，来生产新的建筑材料-CO2NCRETE。目前为止，小规模新的建筑材料已经制作出来，并用3D打印机来塑造成微小的锥柱体。团队努力的方向是增加材料的体积，运用在商业中，并取代水泥，从而在气候环境上作出贡献。

3、固态电解质开启固体电池大门
Solid electrolytes open doors to solid-state batteries

使用固态电解质的固体电池，具有高功率和高能量密度性能，应用范围广。日本科学家合成了两种晶体材料，表现出固态电解质的潜质。之后经过不断地该进，最终合成了两种新型锂基超离子导体材料，能保持固定的晶体结构，使离子能够像在液体电解质中一样快速移动，并有很高的离子导电性和高稳定性。拥有新型固体电解质的固体电池，表现出超快充电，续航时间久，循环充放电寿命长的特点。相信不久的将来，会广泛用于远程电动汽车中。

相关研究成果发表在Nature Energy上。

4、为有机太阳能电池穿上护甲
Refined protective layer for the 'artificial leaf'

研究人员利用敏感的半导体和透明有机层，开发出一种光解水工序。其中，透明有机层作为保护膜，由碳链组成，并覆盖有纳米金属氧化物催化剂，加速水光解。作为有机太阳能电池的保护装置，有机保护膜层必须稳定，耐酸碱和透明导电。在制备过程中，首先对半导体掺杂，然后在表面生成碳链，最后利用纳米粒子催化剂沉积，在半导体表面形成有机膜。使用有机层保护的硅电极，太阳能转化为氢能的效率约为12%，应用前景广。

5、铁金属加速太阳能电池生产
Solar cells: Silicon profits from a dose of iron

通过快速加热覆盖有薄硅化铁和铝膜的硅片，研究人员已经开发出一种快速制备太阳能电池的方法。硅光电设备通常在两个半导体层中带有正负电荷杂质原子，或掺杂，变成所谓的p-n结。然而，准确植入或扩散掺杂到硅中需要专门的设备和超洁净的生产条件。研究小组使用简单的溅射沉积，使含铝和铁的硅化物前驱体纳米薄涂层放在n型硅晶片上。通过快速热退火，使涂层转变为金属铝合金的硅化铁态，这种方法制得的p-n结，非常稳定，可再生，而且应用广。

相关研究成果发表在Scientific Reports上。

6、层状石墨烯与金属锂强强联合打造高能量电池
Layered graphene oxide hosts lithium metal anodes

由于重量轻，有较高的比容量和低的电化学电位，在未来高能量密度电池中，锂很可能作为正极材料。然而，问题在于电池回收过程中，其体积急剧变化。来自斯坦福大学的研究团队，通过设计一个分层的锂还原氧化石墨烯结构，已经解决了这个问题。首先使用真空过滤技术制备氧化石墨烯薄膜，以及分散的氧化石墨烯溶液，其次让他们与熔融锂薄膜接触，冷却后得到锂还原氧化石墨烯电极，形成有效的层间堆叠架构，抑制了体积变化。

7、甲烷利用清洁化，地球再也不用担心气候污染了
Chemists lay groundwork for countless new, cleaner uses of methane

甲烷是世界上最丰富的碳氢化合物，是天然气和页岩气的重要组成部分，是一种有效的燃料，但也是气候变化的主要因素。宾夕法尼亚大学的化学家们证实甲烷潜在价值不是作为化石燃料，而是作为多功能化学基体材料。化学家们通过大量实验，找到碳氢键硼基化反应最有效反应条件。甲烷在150摄氏度和500磅每平方英寸压力和金属铱催化剂作用下，最终生成有机硼化甲烷，其产率高达52%。有机硼化甲烷对碳氢键选择性很高，可作为中间体。利用这个反应，甲烷可用于制药行业，以及许多其他的工艺设计分子。

8、甘蔗向生物燃油进军
University of Illinois researchers develop oil from sugarcane for biodiesel and aviation biofuel

伊利诺伊地区的研究小组在伊利诺伊大学科学家的指导下，改变了甘蔗的新陈代谢方式，将糖转化为油或油脂，可用于生产生物柴油。甘蔗一般含有0.05%的油，但通过这个项目，研究人员将油含量提高了20倍。为了得到更高的油含量和产量，该团队还引进了高效光合作用和更耐寒热的甘蔗品种。此外，甘蔗中含有的糖类可转化为乙醇，也可用于燃料。相信在不久的将来，甘蔗会取代喷气燃料和柴油成为新的生物柴油。

本期周报由材料人新能源周报小组bob供稿，材料牛编辑整理。