國外新能源近期前沿匯總：新太陽能電池效率又上一台階/鋰離子電池耐低溫性能改善/更穩定的鈣鈦礦太陽能電池

1.一種有良好機械性能可用於納米器件的納米尺度柱

美國能源部的布魯克海文國家實驗室和康涅狄格大學合作的一個科學小組開發了一種可定製的納米材料，它結合了金屬強度和類似泡沫壓縮和回彈的能力。

這項研究發表在10月19日的《Nano Letters》上，描述了由有機和無機分子構成的幾十億分之一米的納米結構。這些定製圖案結構（如本研究中探討的支柱）將使更先進的納米機電系統（NEMS）成為可能，例如在需要超小彈簧，槓桿或電機的設備中。可能潛在利用這種新材料的NEMS技術包括超靈敏加速度計，多功能諧振器和生物合成人造肌肉。

2.太陽能電池也能變得透明

在很多地方，屋頂太陽能電池已經十分常見。作為一種清潔能源，太陽能電池的優勢顯而易見。然而，大多數的太陽能面板都是不透明的，因此不能在窗戶上使用。目前，東京大學工業科學研究所(IIS)的研究員已經在透明太陽能材料設計上取得了進展。

IIS研究人員利用了人眼的特性解決了這個問題。正如最近在科學報告中報道的那樣，他們考慮到這個事實:視覺在吸收光的過程中，並不是所有的顏色都是等效的。事實上，相比紅光和藍光而言，人類的眼睛對綠光更加敏感。根據「人類光譜原理」的描述，綠色光是人類優先的能見度。因此，他們的新材料主要是吸收紅光和藍光，同時讓綠色通過。

3.新發現！提升新一代太陽能電池效率又上一台階！

2009年，研究人員發現了一種高能效的太陽能電池材料，叫做「HOIPs」，即一種有機-無機雜化鈣鈦礦，研究人員一直在努力了解這些擁有巨大潛力的材料在分子水平上發揮作用的反應機理，從而提高其性能的持久性。

在最近發表在美國科學院學報的一篇論文中，物理學家seung-hun Lee和化學工程師Joshua Choi詳細描述了在HOIPs中不斷旋轉的分子是如何使帶電的電子保持穩定而不消散的，從而可以使這種材料的能量轉換效率更高。這一發現使我們找到了能更好地操縱HOIPs從而使效率更高的路徑，以及在不斷變化的條件下更持久地保持較高效率的辦法。

4.預充電策略可改善鋰離子電池耐低溫性能

在寒冷的冬天，不只燃油汽車會出現各種各樣的問題，對於電動汽車來說也同樣如此，因為可充電鋰離子電池在低溫下的續航能力會明顯地下降。但慶幸的是，中國的科學家們提出了一種能夠避免電池動力學急劇下降的方法。在《Angewandte Chemie》雜誌發表的一篇研究報告中，他們設計了一種電池系統，該系統由耐冷硬碳陽極和強大的富鋰陰極組成，並整合了重要的初始鋰化步驟。

電池在極端寒冷的條件下電解質就會失去其導電性能。如果這個問題得到了解決，那麼這種電池系統在耐寒電動汽車發動機上的大規模應用將指日可待。

5.胍的引入可以穩定鈣鈦礦太陽能電池

由於硅太陽能電池的功率轉換效率停滯在25%左右，現在鈣鈦礦成為下一代光伏電池市場的理想選擇。特別是，有機-無機鹵化鉛鈣鈦礦具有多功能性特點，可以有更高的轉化效率。已有研究表明，以簡單和低成本的工藝可製造出不同的太陽能電池結構，其光伏性能超過20%，鈣鈦礦領域面臨的主要挑戰不在於效率而是穩定性問題。

迄今為止，還沒有發現能夠同時提高效率和穩定性且更容易合成的有機陽離子。現在，EPFL Valais Wallis的Mohammad Khaja Nazeeruddin實驗室和Cordoba大學的同事發現，通過將大有機陽離子胍(CH6N3 )引入甲基碘化鉛鈣鈦礦，可以提高鈣鈦礦的穩定性，這是目前在這個領域最有希望的替代品。

6.領域探索：科學家創造出由紡織物製成的可拉伸生物柔性電池

紐約的賓漢頓大學的研究人員通過在一張紙上，創建了一種依靠細菌提供驅動動力的生物電池。該研究項目的目的是創造一次性的微型電池, 可以通過使用廢水運行數周之久。

與傳統的電池和其他酶燃料電池相比，微生物燃料電池可以成為可穿戴電子產品最合適的電源，因為作為生物催化劑的整個微生物細胞可以提供穩定的反應酶和很長的壽命。

7.研究快訊，通往快速穩定電池的含水納米結構

一個國際科學家團隊包括美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的幾位研究人員共同發現一種在經過數千次循環充放電後，仍保持快速充電和穩定性工作的一種電池陽極材料。它是一種含水化合物，「鈦酸鋰水合物」由於它具有快速充電和長周期壽命的潛力，它可以取代鋰離子電池中常用的石墨陽極。而且與石墨相比，它更安全。

由於水在自然界中無處不在，在化學合成中普遍存在，因此在這項研究中提出的製造方法可能為其他高性能電極材料的發現打開了大門。

8.鈉離子型「全固態」電池，有望取代鋰離子電池

目前，鋰離子電池在電池技術方面佔據著最重要的地位，但其價格比較昂貴，並且電池中含有易燃液體，可能會造成安全隱患。為了滿足人們日益增長的用於電動汽車和可再生能源儲存的電池的需求，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）和瑞士日內瓦大學（UNIGE）的研究人員，設計了一種被稱為「全固態」的新型電池。使用鈉來取代鋰，同時採用固體電解質而不是傳統的液體電解液，以提高電池的充電速度、儲存容量和安全性。通過物理方法阻擋枝晶的形成，固體電解質應該允許它們利用金屬陽極，使得可以在保證安全的同時存儲更多的能量。

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