大家好！今天让小编来大家介绍下关于量子点太阳能光伏_南洋理工大学材料科学与工程学院研究领域详解的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.太阳能电池板转换率高不高？2.南洋理工大学材料科学与工程学院研究领域详解
3.合肥工业大学材料科学与工程学院的科研项目
4.Edward H. Sargent院士团队：近期Science/Nature系列文章汇总
太阳能电池板转换率高不高？
太阳能电池板的转换效率是根据光照与光效来判定的~
不同成分的太阳能电池板转换效率也是不一样的，
目前太阳能电池板多分为多晶硅与单晶硅两种
硅的制取顺序是：二氧化硅矿石--〉工业硅--〉多晶硅--〉单晶硅。单晶硅是用多晶硅经单晶炉拉制而成的，也有用区熔法制取单晶硅的。但是区熔单晶硅的位错密度较大。所以半导体器件多用拉制的单晶硅作原始材料。
单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高。
多晶硅电池成本低，但转换效率略低于单晶硅太阳能电池。
在光资源充足的状况下
多晶硅的光转换效率在6%-10%
单晶硅的光转换效率在15%以上
先在标准光强下测试被测太阳能电池板的输出电压电流:
1,标准光强是指: AM1.5, 1000W/平方米, 组件温度:25度, 最好是用太阳能光伏专用测试仪进行测试.
2.要测试的参数: Pw, Vop, Iop, Voc, Isc.
3.将该被太阳能电池板的功率除以该太阳能电池板的面积再除以1000,则得出效率.
假设: 该太阳能电池板的功率为5W, 面积为:0.03平方米,
则它的效率为:5/0.03/1000=0.167=16.7%,
也就是它将平方米1000W 太阳光能量的16．7%转换成了电能．
南洋理工大学材料科学与工程学院研究领域详解
光伏技术在提高电池的转换效率和扩大消费需求方面都出现了明显的进展，从而比以前有了更多的产品选择和应用。新的晶硅光伏电池的替代品已经出现，包括用铸造硅片来代替普通硅棒的切割方法以及薄膜电池（CdTe，CIGS，非晶硅和微晶硅），聚光型光伏电池，镀银电池和连续印制电池等。但是光伏技术方面的进步同样在制造和研发的过程中引发了大量新的化学和物理危害，需要有适当的工程，管理和个人控制防护措施来减小对员工们的潜在危害。 光伏电池的制造和研发，在生产和维修过程中会产生各种各样的与化学品相关的危害人体安全的因素：如接触各种自燃，易燃或有毒气体，包括有硅烷，磷，联氨，氢气，氨水和砷化氢，因为它们的作用是在反应腔体中进行淀积，掺杂，以及进行其他的相关工艺。工人们暴露于化学品中及收到化学品伤害在存储，装卸和运输这些气体的过程中是普遍存在的。由于这些化学品本身的危害性和潜在的灾难性与它们的释放或暴露相关，因此在工程设计阶段必须包括详细的工艺危害分析（PHA）。在美国，储存在设备中的化学物品的类型和数量可能会触及职业安全与卫生署（OSHA）的工艺安全管理标准或者美国环境保护局（USEPA）联邦事故预防（ FedARP ）所要求的规范。工人在用沉积金属(如:砷，镉，铜，铟，镓，硒)切割和在太阳能电池片上划线的过程中可能会吸入该工艺所产生的金属粉尘与空气的混合物。如果没有通过工艺围栏或者通风，适当地加以保护控制，空气中的金属粉尘可能会落在仪器、工件表面及地板上，引起像工人摄入危害物的潜在的交叉污染问题。控制切割及划线过程中粉尘的排放都要求对于工艺有适当的评估，安装围栏及通风控制（如果有需要的话），这样才能确保工人的接触量低于合理的规定值。纳米粒子应用于光伏制造业中，如悬浮在墨水，纳米线及镀银电池里的那些量子点，它是由各种化学品如镉，硅，碲化镉和硒化镉组成。处理原始形式的纳米粒子会导致吸入性和/或肌肤性危害。这些纳米级的粒子可能与同种材料但较大的粒子在属性方面有显著的差异，包括在人体内的流动性，在某些器官内的生物蓄积性和毒理学的反应。在生产制造中，过去常常使用各种腐蚀性化学品来蚀刻和清洁太阳能光伏组件，包括盐酸，氢氟酸，磷酸，和氢氧化钠。适当的通风控制，员工培训，并使用个人防护设备（如手套，护目镜，面罩等）是必要的，以避免吸入气体和/或皮肤接触。在CIS和CIGS （铜，铟，镓，硒）薄膜太阳能电池的生产中，常常采用人工来清洁反应腔体和其他生产设备，导致了暴露于反应腔体内的沉积物和反应残留物的可能性。因此，接触控制，如排气通风管、高效吸尘器的使用及防毒面具是有必要的，以此来尽量减少工人吸入性接触。在光伏的制造和研发的过程中使用了大量的化学物质，其中一些是在有限的毒理性数据下可用或者并没有规定在空气中接触的限值。由于暂时缺乏足够的毒理学数据和职业接触物建议性限值，光伏制造商应采用工程控制，行政惯例和个人防护设备的强有力的结合，以减少工人在生产过程和相关的维护中有害物质的接触量。物理危害的总结除了与化学品相关的危害人体安全的因素外，光伏制造和研发在生产和维护中也存在着大量物理安全因素：维护，清洁，调整和/或设备的修理时会出现暴露于各种危险能源的可能性---电力，液压，机械等等。因此要严格执行有害能源的操作规范和进行良好的培训是至关重要的，以避免潜在的电击，截肢，或压碎受伤。在传送带或其他生产装置上的接触带，轮毂，以及其他旋转设备需要有适当的防范措施，防止生产和维修工人意外接触。必须正确使用手提式电动工具来加工零件和进行预防性维护等等，以避免伤害。人工物料输送及装卸设备等，可能导致严重的扭伤，拉伤和其他肌肉骨骼损伤。可以使用输送系统，起重机和提升设备，托盘推车，推车等，以尽量减少这些伤害。运输工具如铲车，托盘推车，以及其它装卸设备可能会导致撞击性伤害。所以培训操作员，遵守重工业车辆标准和良好的培训是很有必要的。在人行道和常规的工作区域内不能凌乱或者堆放材料物品，往往会导致工人滑倒和受伤，要保持通道的整洁，这也是很容易做到的太阳能光伏技术已经引进了许多新的生产和研发工艺，但也出现了一系列的化学和物理危害，这就需要小心谨慎，使用环境安全及健康的设计办法，做好前期规划，建立一个强有力的设备安装及安全签收的过程，主动地管理重点在发展和支持一个强有力的环境与人的安全的文化，以确保适当地控制在生产工艺和维护过程中出现的化学和物理危害。将环境与人的安全综合纳入企业从设计到产品回收的过程中，将有助于改善员工的士气和忠诚度，减少事故发生，也能为最少的财政开支做出贡献。
合肥工业大学材料科学与工程学院的科研项目
领域6.纳米电子学，纳米材料和多铁学
该小组专注于基于新兴纳米技术和纳米科学领域开发先进功能材料的研究计划。纳米电子学的研究包括开发用于半导体应用的新纳米加工方法，铜互连系统和封装技术的可靠性研究以及合成电子材料。
用于合成诸如稀土纳米颗粒，等离子体纳米材料、碳基材料、一维纳米结、热电材料和多铁性的先进材料的新方案也正在被积极研究。该小组研究的发展在传感，绿色能源，环境修复，数据存储，高速通信，纳米电子学，纳米光子学和医学诊断方面具有潜在的应用。该研究小组积极与新加坡制造技术研究所，西北大学材料研究与工程研究所，加州大学洛杉矶分校、加州大学伯克利分校、伦斯勒理工学院和法国实验室CRISMAT合作。
研究领域：主动和被动设备;先进的硅工艺技术;设计和建模;磁性纳米材料;纳米电子材料和工艺开发;微电子与光电子封装;多铁材料;纳米结构互连材料;流程整合和可靠性;自旋电子学。
领域7.人工光合作用
人工光合作用(太阳能燃料)实验室专注于通过太阳能分解水分子来产生氢和氧。为了实现这一目标，实验室探索了材料制造和器件设计的不同方法。一些方法包括复合纳米光催化剂的合成，金属半导体异质纳米结构的制造，用于光电化学(PEC)水分解的光阳极/光电阴极的优化以及通过染料敏化或掺杂来改性半导体光催化剂。常见的研究设施包括高速台式离心机、超低温冷冻机、冰片机、真空烘箱、氮气干燥手套箱和超纯水系统。
材料合成和制造设施包括微波反应器，带控制器的高压搅拌反应器，可编程真空旋涂机，静电纺丝机和空气强制烘箱。照明和气体发展设施包括光化学反应器系统、UV-Vis-NIR分光光度计、电化学工作站、卤素灯、太阳能模拟器、300 W和500 W氙灯照明器、循环冷却器和蒸发器、氢气发生器和气相色谱系统。
领域8.生物材料
该研究主要集中在以下几个方面：新生物材料的合成，生物材料的表面改性，聚合物与细胞相互作用的研究、可生物降解医疗器械的设计和加工、医疗器械的模拟和建模、药物释放配方的设计和研究和系统。
主要研究设施包括生物材料合成，薄膜铸造、金属支架喷涂和微球喷雾干燥。材料表征设备包括用于分子量，粒度和形状的光散射系统; 尺寸排阻色谱分子量; 用于药物和蛋白质定量的高效液相色谱; 用于聚合物粘弹性研究的流变仪。细胞培养设施包括1K级洁净室; 用于荧光，发光或吸光度研究的酶标仪; 流式细胞仪，用于测量细胞的物理和化学特性; 用于细胞成像的倒置明场和荧光显微镜。
领域9.仿生传感器科学中心
中心仿生传感器科学依赖于三个国际研究之间的多学科合作，南洋理工大学材料科学与工程学院，通过分子物理学部和奥地利技术学院共同开发下一代生物传感器南洋理工大学材料科学与工程学院在材料制备、纳米级图案化、电活性材料(包括碳纳米管和石墨烯)以及器件制造方面拥有深厚的背景。这两家欧洲合作伙伴在使用主要光学传感器技术的薄分子薄膜和生物传感的表面表征方面拥有丰富的经验。他们还在软物质表面科学方面提供专业知识，更具体地说，在脂质和多肽化学方面。基础科学和应用科学团体的合并以及战略招聘使我们能够召集一个有竞争力的研究小组。
CBSS内部启动的研究课程具有强烈的基础科学风格。迄今为止的重点是开发新的和强大的检测平台，新颖的传感器概念，以及新材料的合成，表征和应用。一项主要任务还是建立一个专门的表面表征和传感器开发实验室。今天，重点是为未来的应用场景以及一系列应用课程的初创企业设计新的传感器和探测站。
领域10.晶体生长
晶体生长小组由Christian Kloc教授领导。该小组成立于2008年初，实验室位于南洋理工大学材料科学与工程学院的地下室。该实验室拥有自己的一套设备，例如安瓿制造，区域熔化，浮动区，高压高压釜系统和多区域管式炉。该集团专注于高品质有机和无机单晶的生长以及晶体的表征和研究。已经成功地从红荧烯、并四苯、蒽、并五苯、per、TCNQ和许多其他有机分子中生长出各种有机晶体。这些晶体已经使用物理蒸汽传输，区域熔化以及溶剂热法生长。所有方法都产生了具有显着尺寸和质量的晶体。
无机晶体包括过渡金属的硒化物、碲化物和碳化物。化学气相传输已用于合成过渡金属化合物。Flux方法已应用于基于FeAs的超导相的合成，Bridgeman方法已被用于大型单晶制造。测量单晶的电学和光学性质。已经制造出单晶上的FET器件。已经确定了单晶的迁移率和电导率。我们的红荧烯晶体测量到高达12 cmV / s的流动性。已经使用化学分析研究了晶体的纯度。在该表征中使用诸如基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱，高效液相色谱和傅里叶变换红外光谱的设备。
领域11.国防/产品开发
该学院致力于高级防御应用的功能和结构材料。研究工作的重点是加强现有系统和为士兵和车辆开发新的物质系统。
研究领域：开发功能分级材料，以防止弹道和电磁攻击;开发低功率闪光眼镜;汽车用热电材料;超硬纳米材料的合成。
该课程的重点是开发高价值的功能材料和技术。研究活动包括材料创新和平台集成，用于各种先进的防御应用。纳米材料和仿生技术被用于促进新系统的开发。学校与淡马锡实验室，国防科学技术局以及美国DARPA密切合作，开展了许多合作，例如先进的伪装系统和各种士兵保护系统。
领域12.环保材料
这项研究的目的是预测和在原子水平上控制材料的特性来加强污染减排和清洁能源技术的性能。研究领域包括工业废物的共稳定化和再循环、环境保护、光催化和环境催化。
领域13.能源储备
该研究的重点是电化学储能装置的不同领域，从电池(锂离子电池、金属空气)和超级电容器到印刷电力电子，储存来自可再生能源的能源，以及电动汽车。以下是主要研究重点：(1)合成策略和基于多功能纳米材料的高性能阳极/阴极的开发，(2)理解电荷存储和电荷转移过程的基本材料表征，(3)聚合物/固体电解质，(4)印刷/柔性电荷存储装置，(5)将能量利用集成在电荷存储装置中。
主要研究设施包括高压灭菌器、静电纺丝系统、聚合物/溶胶凝胶合成、高能球磨机、手套箱、电极浆料制备、电极涂布机、离心机、硬币/袋电池制造设备、压延辊压机、点焊机、压接机、多通道恒电流仪/恒电位仪、循环伏安法工具、阻抗分析仪、电池测试仪/循环仪、真空烘箱、箱式/管式炉和电化学测试站。
领域14.材料模拟
研究活动的重点是开发和使用模拟软件来预测，解释和探索材料的结构，性质和行为。使用了各种方法，包括量子力学计算、能量最小化、分子动力学、蒙特卡罗、动力学平均场密度泛函理论和有限元方法的第一原理。
我们研究了广泛的材料，包括自组装系统，电活性聚合物、超导体、碳基巴克球和纳米管、半导体、形状记忆合金、金属间化合物和一些金属。模拟活动由工作站支持，例如(高性能计算CLUSTER，以及学校内的其他计算设施。虽然有些工作使用商业软件，如Materials Studio、ANSYS和Cerius、但我们也开发了自己的Java、Fortran和C ++软件。
基于人工智能的技术被应用于优化材料特性和新材料的开发。人工神经网络，遗传算法和其他基于梯度的方法巧妙地耦合以实现这一点。计算在具有Linux OS(Redhat 9)或Windows的独立PC上执行。
研究领域：纳米材料和器件的计算设计;计算机辅助材料合成(选择和预测);自组装系统的建模与仿真;材料中缺陷和加工的原子模拟和建模;连续尺度建模和仿真;计算机辅助优化流程和属性;生活预测;量子力学，经典模拟和功能材料的电子、结构、能量和动态特性的建模。
领域15.纳米电子学
该研究的重点是半导体应用纳米结构的制造，铜互连系统的可靠性研究和封装技术。主要研究领域包括用于纳米电子学的先进半导体加工技术，先进的AlGaInP和GaN激光器，微电子和光电子器件的封装以及用于高可靠性互连的材料。这些研究课程得到了尖端研究设施的恰当支持，如薄膜沉积和图案化、器件和工艺表征、IC封装、介电击穿、电迁移等。
研究领域：有源和无源器件;先进的硅加工技术;纳米电子学的材料和工艺开发。
领域16.纳米材料
研究活动的重点是磁性纳米材料的合成、性能评估、表征和建模、用于能源、生物医学、数据存储和国防应用。该实验室配备了振动样品磁强计，高温烘箱和低温低温恒温器附件、行星球磨、熔体旋转器、splat淬火器、迷你电弧熔化器和脉冲激光沉积系统。
领域17.聚合物电子
该研究的重点是将有机/聚合物材料用于微电子/纳米电子器件。主要关注领域包括有机薄膜晶体管的制造，基于半导体和铁电有机/聚合物材料的非易失性存储器，太阳能电池和基于有机材料的发光器件。该研究的重点是理解和推进有机/聚合物电子材料的合成、改性、加工及其与器件制造和性能的关系的科学和技术。
研究领域：机薄膜晶体管的制造;基于有机晶体管的非易失性存储器件;开发用于光伏器件应用的新型共轭聚合物;有机光伏电池的制造;有机发光器件的制造;用于薄膜器件的铁电聚合物。
领域18.稀土
该研究的重点是稀土纳米粒子的合成、加工、固结和应用。已经开发了各种方法来合成氧化物，氮化物，硫酸盐和碳化物形式的这些纳米颗粒。这些方法包括溶胶凝胶，沉淀(共沉淀、凝胶沉淀等)，等离子喷涂(直流和射频)，火焰喷涂(水解和热解)和静电雾化。正在研究和开发几种合并/应用方法。这些包括带式浇铸(水性和非水性)，喷雾干燥，溅射和旋涂。
活跃的研究领域包括用于各种应用的稀土氧化物，用于纳米电子的阵列量子点以及用于太阳能电池应用的反蛋白石光子晶体和纳米磷光体耦合材料的合成和表征。为满足这些研究课程的需求，该实验室配备了各种先进的设备和表征设施。
领域19.以色列理工学院生物医学
该研究主要集中在以下几个方面：(1)制作新型组织工程支架，(2)研究生物材料与细胞的相互作用，包括几种干细胞，平滑肌细胞等，(3)动态细胞培养，( 4)细胞功能表征和分析。
主要研究设施包括用于生产生物材料的纳米纤维支架的制造设备，定制的静电纺丝设备和生物反应器。细胞设施包括两个洁净室; 用于荧光、发光或吸光度研究的酶标仪; 流式细胞仪、用于测量细胞的物理和化学特性; 用于细胞成像的倒置明场和荧光显微镜。
Edward H. Sargent院士团队：近期Science/Nature系列文章汇总
序号 项目名称 项目负责人 项目级别 项目类型 项目种类 1 硫属化合物纳米结构与共轭聚合物的杂化体异质结及其光伏特性的研究 蒋阳 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 2 空天条件下二硫化钼-银-石墨复合材料的电摩擦磨损机理研究 凤仪 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 3 钼粉烧结材料等通道转角挤扭成形机理研究 李萍 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 4 基于BMGs电子传输与阻尼特性及其温度行为探索玻璃形成能力 祖方遒 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 5 高空环境下铜-MoS2纳米管复合材料的电摩擦磨损机理研究 凤仪 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 6 碱金属铌酸盐基压电陶瓷的相组成、织构工艺和力电性能的相关性研究 左如忠 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 7 一维纳米TiO2 /云母(凹凸棒石)复合结构的制备及性能研究 吴玉程 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 8 有序海胆状纳米结构设计合成及结构调制光电化学性能机理研究 陈翌庆 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 9 基于硫属化合物量子点的新型光伏器件及其能量转换特性的研究 蒋阳 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 10 Pt/(CdS－CdSe)共修饰TiO2纳米管阵列薄膜的制备与光催化性能研究 吕珺 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 11 Ce基非晶金属塑料过冷液体及平衡液体的动力学行为研究 张博 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 12 基于高压扭转法的多尺寸SiCp/铝基复合材料强韧化机理研究 薛克敏 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 13 基于晶体塑性的钛合金形变-相变耦合机理及模拟研究 李萍 国家级 基础研究 国家自然科学基金面上项目 14 精密铜管短流程高效制备加工技术的研究 李先芬 国家级 应用研究 国家高技术研究发展计划(863计划) 15 先进核燃料循环技术模式研究 凤仪 国家级 应用研究 国家高技术研究发展计划(863计划) 16 中国低活化钢（CLAM）若干关键科学问题研究 李合琴 国家级 基础研究 国家重点基础研究发展规划项目(973)项目 17 人工纳米生物机器的基本构件-人工纳米结构的制备与修饰 蒋阳 国家级 基础研究 国家重点基础研究发展规划项目(973)项目 18 导体多道次缩径成形过程数值模拟及辊轮质量问题分析 薛克敏 国家级 基础研究 国家重点基础研究发展规划项目(973)项目 19 微波铁氧体材料的研制 吴玉程 国家级 基础研究 国家重点基础研究发展规划项目(973)项目 20 面向等离子体材料和器件的等离子体辐照实验及无损检测 吴玉程 国家级 基础研究 国家重点基础研究发展规划项目(973)项目 21 铝合金粘塑性行为的多尺度研究 陈忠家 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 22 载流子掺杂改性ZnO基稀磁半导体纳米线阵列的研制 贾冲 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 23 用以解决交流LED闪光和眩光问题的新型荧光材料及其光学特性研究 陈雷 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 24 激光-电弧复合焊热循环致高强铝合金接头软化的机理研究 吴圣川 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 25 高应变率下TiAl金属间化合物变形机理和韧脆转变行为的研究 昝祥 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 26 基于一维TiO2复合纳米阵列的生物传感器构造及机制研究 徐光青 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 27 金属粉末高速压制过程粉末体变形与摩擦行为研究 王德广 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 28 硅锗异质结纳米线中杂质和缺陷的第一性原理研究 周如龙 国家级 基础研究 国家自然科学青年科学基金 29 单晶碳化硅纳米管的结构及物理性质的研究 周如龙 国家级 基础研究 国家自然科学专项基金项目 30 多元非贵金属氮化物及氮氧化物催化剂的制备及性能研究 姚卫棠 国家级 基础研究 国家自然科学专项基金项目 31 背压等径角挤扭钼粉固结成形工艺及机理研究 李萍 国家级 基础研究 霍英东教育基金会高等院校青年教师基金 32 基于改性TiO2纳米管阵列的传感器件的构造研究 吴玉程 国家级 基础研究 国家自然科学基金重大研究计划 33 辐照环境下Cu（Ag）-MoS2纳米管复合材料电摩擦磨损机理研究 凤仪 国家级 基础研究 国家自然科学基金重大研究计划
个人简介 Edward H. Sargent，加拿大多伦多大学副校长、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士，是多伦多大学电子与计算机工程系教授。他是加拿大纳米技术领域的首席科学家，是胶体量子点光探测领域的开拓者，也是量子点PN结太阳能电池的发明者和光电转换效率的世界纪录的保持者，并通过所领导团队的努力，每年都在刷新纪录。迄今为止，已在Nature和Science等国际顶级期刊发表论文多篇团队已经发表超过300篇论文，论文被引用超过20000次，H因子72。
团队合照
接下来，我列举了Edward H. Sargent教授近期发表在Nature/Science系列期刊的工作！希望借此机会向大佬学习一下！
通过将二氧化碳电化学还原为化学原料，如乙烯，可同时达到二氧化碳减排和生产可再生能源的目的，目前，Cu是CO2RR的主要电催化剂。然而，迄今为止所达到的能源效率和生产率(目前的密度)仍然低于以工业生产乙烯所需的值。
鉴于此，卡内基梅隆大学的Zachary Ulissi、多伦多大学的Edward H. Sargent等人通过密度泛函理论计算结合主动机器学习来识别，描述了Cu-Al电催化剂能有效地将二氧化碳还原为乙烯，具有迄今为止所报道的最高的法拉第效率。与纯铜相比，在电流密度为400mA/cm2下Cu-Al电催化剂的法拉第效率超过了80%，以及在150mA/cm2下，在其阴极乙烯的能量转换效率则达到了~55%。理论计算表明，铜铝合金具有多个活性位点、表面定向和最佳CO结合能，有利于高效的、高选择性地还原CO2。
此外，原位X射线吸收光谱表明，铜和铝能够形成良好的铜配位环境，从而增强C-C二聚作用。这些发现说明了计算和机器学习在指导多金属系统的实验 探索 方面的价值，这些系统超越了传统的单金属电催化剂的局限性。
Accelerated discovery of CO2 electrocatalysts using active machine learning, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2242-8
电解二氧化碳电还原反应(CO2RR)可用于绿色生产乙醇，然而，该反应的法拉第效率目前仍然不高，特别是在总电流密度超过10mA cm?2下。
鉴于此，多伦多大学的Edward H. Sargent团队报道了一类催化剂，其产乙醇的法拉第效率高达52.1%，阴极能量转化效率为31%。作者发现通过抑制中间体HOCCH*的脱氧作用，可以降低乙烯的选择性，促进乙醇生产。密度泛函理论(DFT)计算表明，由于封闭的N-C层具有很强的供电子能力，在Cu表面涂覆一层氮掺杂碳(N-C)可以促进C-C耦合，抑制HOCCH*中碳氧键的断裂，从而提高CO2RR中乙醇的选择性。
Efficient electrically powered CO2-to-ethanol via suppression of deoxygenation, https://doi.org/10.1038/s41560-020-0607-8
堆叠具有较小带隙的太阳能电池形成双结膜，为克服单结光伏电池的Shockley-Queisser极限提供了可能。随着溶液处理钙钛矿的快速发展，有望将钙钛矿的单结效率提高>20％。然而，这一工艺仍未实现与行业相关的纹理晶体硅太阳能电池进行整体集成。
来自多伦多大学的Edward H. Sargent 和阿卜杜拉国王 科技 大学的Stefaan De Wolf团队，报道了将溶液处理的微米级钙钛矿顶部电池与完全纹理化的硅异质结底部电池相结合，进行集成双叠层电池的方法。为解决微米级钙钛矿中电荷收集的难点，作者将硅锥体底部的耗尽宽度提高了三倍。此外，通过在钙钛矿表面固定一种自限型钝化剂(1-丁硫醇)，增加了扩散长度且进一步抑制了相偏析。这些多方位的结构改善，使钙钛矿—硅串联太阳能电池的整体效率达到了25.7％。在85°C下进行400小时的热稳定性测试，以及在40°C、在最大功率点下工作400小时后，发现其性能衰减可忽略不计。
Efficient tandem solar cells with solution-processed perovskite on textured crystalline silicon, https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1135
在这里，作者首先讨论了四类分子强化策略：①分子加成修饰的多相催化剂、②有机金属络合物催化剂、③网状催化剂和④无金属聚合物催化剂。作者介绍了目前在分子策略方面的挑战，并描述了电催化CO2RR产多碳产品的前景。这些策略为电催化CO2RR提供了潜在的途径，以解决催化剂活性、选择性和稳定性的挑战，进一步发展CO2RR。
Molecular enhancement of heterogeneous CO2 reduction, https://doi/10.1038/s41563-020-0610-2
目前通过优化钙钛矿的组成经过组合优化，在最先进的钙钛矿太阳能电池中通常含有六种成分(AxByC1?x?yPbXzY3?z)。关于每个组成部分的精确作用仍然存在许多不清晰，如何正确理解和掌握钙钛矿材料中不同组分对晶体结构、性能的影响关系，对于制备新型的高性能钙钛矿材料而言具有重要的指导意义。
鉴于此，多伦多大学的Edward H. Sargent与麻省理工学院的William A. Tisdale等人利用瞬态光致发光显微镜(TPLM)，并结合理论计算，探究了钙钛矿材料中组分—结构—性能之间的关系。研究表明，单晶钙钛矿材料内部载流子的扩散率与结构组成无关；而对于多晶钙钛矿，不同的成分对载体扩散起着至关重要的作用。与CsMAFA型钙钛矿相比，不含MA的CsFA型钙钛矿载流子扩散率要低一个数量级。
元素组成研究表明，CsFA颗粒呈级配组成。在垂直载流子输运和表面电位研究中可以看到，CsFA型钙钛矿由于其非均匀结晶，从而引起晶粒的元素分布不一致，形成了不利于载流子扩散的“壳核结构”。而掺入MA可以有效改善颗粒成分的均匀性，在CsMAFA薄膜中产生了高的扩散系数。
Multi-cation perovskites prevent carrier reflection from grain surfaces, https://doi /10.1038/s41563-019-0602-2
电解二氧化碳还原(CO2RR)转化为有价值的燃料和原料，为这类温室气体的利用提供了一条有吸引力的途径。然而，在这类电解装置内，往往是由有限的气体通过液体电解质扩散到催化剂的表面，电解效率仍然不高。
鉴于此，多伦多大学的David Sinton和Edward H. Sargent等人提出了一种催化剂：离聚物本体异质结结构(CIBH)，可用于分离气体、以及离子和电子的传输。CIBH由金属和具有疏水和亲水功能的超细离子层组成，可将气体和离子的输运范围从数十纳米扩展到微米级。采用这种设计策略，作者实现了在7 M KOH电解液中，以铜为催化剂进行电还原CO2，在阴极法拉第效率为45%下，产乙烯的偏电流密度高达1.3A cm-2。
CO2 electrolysis to multicarbon products at activities greater than 1 A cm?2, https://science.sciencemag.org/content/367/6478/661
手性材料在推动生物标记、手性分析和检测、对映异构体选择性分离、偏振相关光子学和光电子学应用等领域的发展具有重要意义。一维半导体的区域选择性磁化可以实现室温下的各向异性磁性，以及自旋极化——这是自旋电子学和量子计算技术所必需的特性。
鉴于此，中国科学技术大学俞书宏院士团队与国家纳米科学中心唐智勇研究员课题组、多伦多大学Edward Sargent教授团队等人利用局域磁场调控电偶极矩与磁偶极矩之间的相互作用，成功合成了一类新型手性无机纳米材料。
利用这一策略，作者将具有不同晶格、化学成分和磁性能的材料，即一个磁性成分(Fe3O4)和一系列半导体纳米棒结合在一起，在特定的位置吸收紫外线和可见光谱。由此产生的异质纳米棒表现出由特定位置磁场诱导的光学活性。本文提出的区域选择性磁化策略为设计手性和自旋电子学的光学活性纳米材料提供了一条途径。
Regioselective magnetization in semiconducting nanorods, https://doi.org/10.1038/s41565-019-0606-8
电催化CO2还原反应(CO2RR)为温室气体的利用、化学燃料的生产提供了一种可持续的、碳中性的方法。然而，从CO2RR高选择性地生产C2产品(例如乙烯)仍然是一个挑战。
鉴于此，多伦多大学Edward H. Sargent教授、加州理工学院Theodor Agapie教授、Jonas C. Peters教授等人提出了一种分子调控策略，用有机分子使电催化剂表面功能化，用于稳定反应中间产物，使CO2RR高选择性地产乙烯。
通过电化学、操作/原位光谱和计算研究，研究了通过芳基吡啶的电二聚作用衍生的分子库对Cu的影响。结果发现，粘附分子提高了CO中间体的稳定性，有利于进一步还原成乙烯。在中性介质的液流电池中，在偏电流密度为230 mA cm-2下，电催化CO2RR产乙烯的法拉第效率高达72%。
Molecular tuning of CO2-to-ethylene conversion, https://doi/10.1038/s41586-019-1782-2
