1. Joule评述：太阳能电池真的便宜吗？

澳大利亚新南威尔士大学教授、“世界太阳能之父”Martin A. Green评述了近期发表在《Energy Policy》期刊的研究。太阳能光伏组件突然成为大宗电力供应最便宜的选择之一。在最近的能源政策文章中，Kavlak等人^[2]描述了用于量化这种运作成本的原因并将其应用于光伏模块的方法。然而，Kavlak的方法忽视了偶然人和事件相互作用的“蝴蝶效应”，没有这种效应，光伏发电可能仍然很昂贵。

[1] Green, M. A. How Did Solar Cells Get So Cheap? Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.02.010

https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.02.010

[2] Kavlak, G., McNerney, J. & Trancik, J. E. Evaluating thecauses of cost reduction in photovoltaic modules. Energy Policy, 2018.

DOI: 10.1016/j.enpol.2018.08.015

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421518305196

2. Nature Mater.：环境稳定的二维过渡金属硒化物薄膜

二维过渡金属硒化物(TMSs)具有优异的物理性质。然而，很多已经制备出来TMSs具有环境不稳定性，样板量有限等缺点，极大地阻碍了其在高性能电气设备中的应用。有鉴于此，南京大学高力波教授和浙江大学王江伟研究员提出了一种两步气相沉积方法，成功地制备了厚度尺寸可控、质量优良的不同种类的TMS薄膜。其中NbSe₂薄膜具有优异的超导特性，在经过各种苛刻的处理后其超导特性几乎没有变化，表现出极佳的环境稳定性，这是由于在整个生长过程中不存在氧所致。这种环境稳定性可以大大简化器件的制造过程，对开发基于TMSs的器件具有理论基础性和技术性的重大意义。

Huihui Lin, Qi Zhu, Dajun Shu, Dongjing Lin, Jie Xu, Xianlei Huang, Wei Shi, Xiaoxiang Xi, Jiangwei Wang* & Libo Gao*. Growth of environmentally stable transition metal selenide films. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-019-0321-8

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0321-8

3. Nature Mater.：界面工程助力贫电解质条件下的高稳定锂金属电池

固体电解质界面膜(SEI膜)在增强金属锂负极稳定性方面起着关键性作用。然而，工作过程中SEI膜会持续地破裂和重生，造成金属锂和电解液不断被消耗，最终导致金属锂电池失效。因此，如何合理设计稳定的SEI膜成了该领域关注的热点。有鉴于此，美国宾夕法尼亚大学王东海教授等人利用反应性聚合物复合材料在分子水平上设计制备出了新型SEI膜，可以有效地抑制电解质的消耗。通过低温透射电镜、原子力显微镜等手段证明了该SEI层由聚合物锂盐、氟化锂纳米颗粒和氧化石墨烯薄片共同组成。不同于传统电解法制备的SEI膜，该新型SEI膜具有优良的钝化性能、均匀性和机械强度。研究发现，使用聚合物-无机固体复合SEI膜可以实现Li的高效沉积，并在循环过程中保持良好的稳定性。

Yue Gao, Zhifei Yan, Jennifer L. Gray, Xin He, Daiwei Wang,Tianhang Chen, Qingquan Huang, Yuguang C. Li, Haiying Wang, Seong H. Kim,Thomas E. Mallouk & Donghai Wang*. Polymer-inorganic solid-electrolyteinterphase for stable lithium metal batteries under lean electrolyteconditions. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-019-0305-8

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0305-8

4. Nature Energy：无缝连接，原位生成固态锂电池聚合物电解质

固态电解质在室温下具有较高的离子电导率和快速的界面电荷传输能力，这两点对于实用性固体电池是必不可少的。有鉴于此，美国康奈尔大学Lynden A. Archer教授等人利用铝离子可以引发醚的开环聚合，从而在电化学池内原位生成固态聚合物电解质(SPEs)。原位生成的SPEs在室温下具有较高的离子电导率(>1 mS cm⁻¹)，较低的界面阻抗，均匀的锂沉积以及较高的Li电镀/剥离效率(经过300次充放电循环后，>98%)。将SPEs进一步应用在Li-S、Li-LiFePO₄和Li-LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂电池中表明，采用原位生长的SPE可以实现高库仑效率(>99%)和长寿命(>700循环)。

Qing Zhao, Xiaotun Liu, Sanjuna Stalin,Kasim Khan and Lynden A. Archer. Solid-state polymerelectrolytes with in-built fast interfacial transport for secondary lithiumbatteries. Nature Energy, 2019.

DOI: 10.1038/s41560-019-0349-7

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0349-7

5. Nature Catal.：通过压应变调控单原子Ru的电子结构，促进酸性环境下的水氧化催化

单原子贵金属催化剂具有良好的应用前景，但对其活性和稳定性的控制仍是一个具有挑战性的课题。有鉴于此，中国科技大学的吴宇恩教授和李微雪教授等人通过压缩应变将原子级分散的Ru负载到金属载体上，可以极大地促进电催化析氧反应(OER)，并降低在酸性电解质中钌基电催化剂的降解。通过连续的酸刻蚀和电化学浸出实验，成功制备了一系列单原子Ru负载的PtCu催化剂，发现OER活性与PtCu合金晶格常数之间呈现火山型曲线关系。其中活性最好的催化剂，Ru₁-Pt₃Cu，在电流密度为10 mA cm ^{- 2}的条件下，呈现出90 mV的低过电位，比商业化的RuO₂催化剂使用寿命长了一个数量级。理论研究表明，Pt表面的应力能够影响Ru原子的电子结构，进而实现抗过氧化和溶解。

Yancai Yao, Wei-Xue Li, Yuen Wu, et al. Engineering theelectronic structure of single atom Ru sites via compressive strain boostsacidic water oxidation electrocatalysis. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0246-2

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0246-2

6. Joule综述：潜力无限！全无机卤化物钙钛矿太阳能电池

CsPbI_XBr_3-X的较高带隙和热稳定性对于串联太阳能电池应用和其他光电器件是理想的选择。显然，这些电池在光学上表现良好，有些达到其理论电流输出限制的90％。然而，低载流子寿命和高表面复合限制了这些电池的电压和填充因子，将其性能限制在其理论效率极限的60％。适当的传输层设计，降低表面复合速度（至10³ cm/ s）和提高寿命（10 μs）是提高效率的有效策略，允许制造具有厚吸收体的电池，并实现对应的效率理论极限的80％。

Anita Ho-Baillie*, Meng Zhang, Cho Fai Jonathan Lau, Fa-Jun Ma,Shujuan Huang. Untapped Potentials of Inorganic Metal Halide Perovskite SolarCells. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.02.002

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30051-0?rss=yes#secsectitle0010

7. Nature Commun.：铅卤化钙钛矿中的动态发射斯道克斯位移和带边载流子的介电溶剂化现象

与常规谐波半导体相比，铅卤化物钙钛矿的显着非谐振晶格运动在理解其特殊光电特性的起因提出了概念上的挑战。哥伦比亚大学Louis E. Brus报道了混合和无机铅-溴化钙钛矿单晶的电子光谱中强烈依赖温度的发光斯托克斯位移。这种行为与传统的晶体半导体的形成鲜明对比。研究表明，起源于溶解在极性液体中的激发分子的介电溶剂化理论再现了实验观察的结果。该方法调用了经典的类似Debye的弛豫过程，捕获了源自铅-溴化物框架中约20 meV（160 cm^-1）的LO声子的初始非谐性的介电响应。将这种类似液体的模型与热激活的介电溶剂化结合在一起，采用晶体半导体中发射斯托克斯位移的更标准的固态理论。

Guo, Y., Yaffe, O., Hull, T. D., Owen, J. S., Reichman, D. R.& Brus, L. E. Dynamic emission Stokes shift and liquid-like dielectricsolvation of band edge carriers in lead-halide perovskites. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09057-5

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09057-5

8. Nature Commun.：生物工程菌囊泡作为纳米加热器用于光声成像

基因工程技术的发展使得利用细菌外膜囊泡(OMVs)运送疫苗、药物和免疫治疗药物成为可能。慕尼黑工业大学Vasilis Ntziachristos教授团队使用一种表达酪氨酸酶转基因的菌株来包封生物聚合物-黑色素(OMV^Mel)的OMVs。结果表明，在近红外光照射下，OMV^Mel可以产生较强的光声信号，因此适合于生物成像应用。此外，研究也发现OMV^Mel可以从吸收的激光能量中产生强烈的热量，并在体内和体外介导产生光热效应。实验也利用多光谱光声层析技术对体内肿瘤相关的OMV^Mel分布进行了非侵入性监测。这项工作表明生物工程囊泡可以作为合成性纳米粒子的有效替代品来应用于光声成像，具有增强成像对比度的潜力。

Gujrati, V., Prakash, J., Ntziachristos, V. et al. Bioengineeredbacterial vesicles as biological nanoheaters for optoacoustic imaging. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09034-y

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09034-y

9. Nature Commun.：核酸框架体作为程序化载体用于经皮肤给药

具有纳米结构的DNA有着良好的生物相容性、均匀性和通用性，是一种很有前途的药物载体。然而，在全身给药后，血清会使其快速解体导致它在靶点部位的生物利用度较低，这也严重阻碍了其在生物医学领域的应用。新加坡南洋理工大学Chenjie Xu团队和上海交通大学樊春海教授团队合作设计不同形状和大小的核酸框架体（FNAs），并且研究了它们对小鼠和人类皮肤外植体的穿透性。

皮肤组织学实验表明，这种渗透的程度与尺寸大小相关，尺寸小于75 纳米的FNAs 可以有效地渗透到真皮层，17 nm的四面体FNAs具有出最大的穿透距离（350微米）。并且在穿透皮肤时，FNAs的结构仍然保持完整性。实验采用小鼠黑色素瘤作为模型，相对于负载在脂质体和聚合物纳米颗粒中的阿霉素或游离的阿霉素来说，负载在FNAs上的阿霉素的药物积累和肿瘤抑制效果具有2倍的提高。

Wiraja, C., Fan, C.H., Xu, C.J. et al. Framework nucleic acids asprogrammable carrier for transdermal drug delivery. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09029-9

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09029-9

10. Chem：纳米材料缺陷位点在电催化能量转换中的作用

在过去的几十年，开发用于有效电化学能量转换技术的先进催化剂以减轻对化石燃料的依赖已引起人们相当大的研究兴趣。深入了解纳米材料中反应位点的作用对于理解和实施纳米催化剂的设计原则具有重要意义。已证明的缺陷（包括空位，重建缺陷和掺杂的非金属（或金属）缺陷基序）的重要作用，可以促进各种电化学过程（例如，O₂ [或CO₂]还原反应和H₂ [或O₂]析出反应）。然而，对潜在缺陷电催化机制的深入探索仍处于起步阶段。格里菲斯大学姚向东与莱斯大学汪淏田团队总结了设计高效电化学纳米催化剂的最新缺陷工程策略，特别强调缺陷结构与电催化性能之间的相关性。最后，作者提出了这个领域的挑战以及未来研究方向的一些观点。

Jia, Y. et al. The Role of Defect Sites in Nanomaterials for Electrocatalytic Energy Conversion. Chem, 2019.

DOI: 10.1016/j.chempr.2019.02.008

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30065-8

11. Angew.：酸性条件下8000小时活性不衰减的OER催化剂！

发展高效，地球储量丰富，酸稳定的OER催化剂是电解水产氢的关键。近日，大连化物所Hongxian Han等多团队合作，通过光谱鉴定即可高效OER，又可抑制失活路径的稳定的电位窗，克服三维金属材料电催化的稳定性问题。作者发现，γ-MnO₂在pH=2的条件下，工作8000小时，OER活性未见明显衰减，大大优于现有的酸性条件下的三维金属OER催化剂。但是该催化剂在电位偏离电位窗50mV时，120小时就会完全失活，这也是难以利用地球丰富的MnO₂作为稳定的酸性电解质OER催化剂的原因。

Ailong Li, Hongxian Han,* Ryuhei Nakamura*, et al. Stable PotentialWindows for Long-Term Electrocatalysis by Manganese Oxides Under Acidic Conditions. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201813361

https://doi.org/10.1002/anie.201813361

12. Angew.：分层多功能聚合物电解质助力基于转化机制的锂金属电池

悉尼科技大学汪国秀课题组通过采用分层多功能聚合物电解质（HMPE）实现了稳定的准固态Li金属电池。通过在传统的液体电解质中原位共聚锂[1-[3-(甲基丙烯酰氧基)丙磺酰基] -1-(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂（LiMTFSI）和季戊四醇四丙烯酸酯（PETEA）单体制备该混合电解质，然后被涂覆了聚合物(3,3-二甲基丙烯酸锂)（PDAALi）的玻璃纤维膜吸收。精心设计的HMPE同时具有高离子电导率（25 ℃时为2.24×10^-3 S cm^-1）、近单离子传导行为（Li离子迁移数为0.75）、良好的机械强度和对枝晶显著抑制生长的作用。此外，阳离子选择性渗透HMPE有效地防止带负电荷的碘（I）物质的迁移，为正在开发的Li-I电池提供了高容量和长循环稳定性。

Dong Zhou, Anastasia Tkacheva, Xiao Tang, Bing Sun, DevarajShanmukaraj, Peng Li, Fan Zhang, Michel Armand, Guoxiu Wang. Stable Conversion Chemistry-Based Lithium Metal Batteries Enabled by Hierarchical MultifunctionalPolymer Electrolytes with Near‐Single Ion Conduction.Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201901582

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201901582

13. Angew.：普适法合成分级碳包覆金属硫化物用于Na离子电池

近日，中国科学技术大学余彦教授等人通过合理的电极设计，建立了高效的电子/离子混合导电网络，成功克服了相变过程带来的诸多问题。他们提出一种普适性的策略，通过热硫化金属甘油酯制备出了分级碳包覆金属硫化物(MS⊂C)。研究发现，通过该方法制备出的高度均一的碳包覆的硫化钒(V₂S₃⊂C), 在电流密度为100 mA g⁻¹的条件下，可逆钠存储容量达777 mA h g⁻¹,且拥有优异的倍率性能(在4000 mA g⁻¹条件下，为410 mA h g⁻¹)和超高循环稳定性。

Yan Yu, Laifa Shen,  Yi Wang,  Feixiang Wu,  IgorMoudrakovski, Peter van Aken,  Joachim Maier. Hierarchical MetalSulfide/Carbon Spheres: Generalized Synthesis and Excellent Sodium StoragePerformance. Angewandte Chemie International Edition, 2019. DOI: 10.1002/anie.201901840

https://doi.org/10.1002/anie.201901840

14. 最新AM：特定晶面的量子点钝化策略，用于高效红外光伏器件

Edward H. Sargent课题组报道了一种新的溶液-相配体交换，其中（100）和（111）特定晶面分别被钠和卤化铅选择性地钝化。该方法使得能够实现具有改善的胶体稳定性和光物理性质的窄带隙胶体量子点。特定晶面钝化显着提高了红外太阳能电池的性能，与传统的仅含卤化物的钝化相比，功率转换效率提高了50％。

Y. Kim, F. Che, J. W. Jo, J. Choi, F. P. García de Arquer, O. Voznyy, B. Sun, J. Kim, M.-J. Choi, R.Quintero-Bermudez, F. Fan, C. S. Tan, E. Bladt, G. Walters, A. H. Proppe, C.Zou, H. Yuan, S. Bals, J. Hofkens, M. B. J. Roeffaers, S. Hoogland, E. H. Sargent.A Facet-Specific Quantum Dot Passivation Strategy for Colloid Management andEfficient Infrared Photovoltaics. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201805580

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201805580