近日，我院朱前程博士在太阳能/储能一体化材料和器件领域取得新进展。相关工作“Photo Self-Charging Zinc-Ion Batteries Enabled by a 12-Electron-Transfer Organic Photocathode”发表在知名期刊《Advanced Functional Materials》，我院硕士研究生唐浩浩为论文第一作者，朱前程博士为通讯作者。
光阴极对于实现太阳能采集与存储在单一器件中的双功能化至关重要，但仍面临光电转换效率较低和光稳定性差等挑战。本文设计了一种名为BQQPH的共价有机框架作为光阴极，该材料表现出可逆的Zn2+/H+共嵌入现象，并伴随12电子转移过程: C=O基团与H+结合，而C=N基团与Zn2+结合。光激发可在C=O和C=N活性位点诱导大量电子积聚，这些位点作为电子陷阱以增强Zn2+和H+的配位亲和力。基于此，该光阴极在1A g-1电流密度下可实现411 mA·h g-1的放电容量；即使在30 A g-1电流密度下循环6000次后仍保持99%的容量（170 mAh g⁻¹），相应光电转换效率达到8.5%。此外，BQQPH的带隙为1.8 eV，其能带结构在热力学上可实现锌离子电池正、负两电极的可逆循环。因此，在无需外部电源的情况下，该电池可实现1.2 V的光充电电压及248 mA·h g-1的放电容量。该工作为太阳能直接驱动电化学储能的一体化系统构建提供了新思路。
以上研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金（青年B）、河北省青年拔尖等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76596
