环球科学：钙钛矿光伏稳定性显著提升，我国成果登上《...

lameihua

　　· 化学 ·

　　钙钛矿光伏稳定性显著提升，我国成果登上《科学》

　　钙钛矿微模组展示。图片来源：长春应用化学研究所

　　钙钛矿太阳能电池效率高、成本低并且可溶液加工，被认为是下一代光伏技术的重要发展方向之一。目前，实验室小面积钙钛矿电池光电转换效率已经和晶硅电池相当。但钙钛矿电池产业化面临瓶颈，一方面在设备生产时需要复杂的成膜工艺，并且存在稳定性、均匀性问题，并且组件在实际工况下稳定性不足，衰减较快。而近日，中国科学院长春应用化学研究所在《科学》（Science）上发表论文，他们的进展可以显著提升钙钛矿光伏器件的光电转换效率、运行稳定性和大面积加工均匀性。

　　研究人员提出了创新的双自由基自组装分子设计策略。实验结果表明，该技术在空穴传输性能、化学稳定性及溶液加工性能方面实现了协同优化。为精确评估自组装分子的性能，研究团队采用超分辨电化学测试系统，原位表征并验证了双自由基自组装分子的性能优势。结果显示，双自由基分子的载流子传输速率是传统材料的两倍以上，并在模拟工况条件下表现出极高的稳定性，优于传统自组装分子。基于上述新材料，长春应化所联合隆基绿能中央研究院，制备了系列钙钛矿光伏器件。研究发现，小面积器件实现了26.3%的光电转换效率，微模组效率达23.6%。在面积扩展后，效率衰减显著降低，在45摄氏度下运行2000小时仍可保持97%以上的初始效率（衰减小于3%）。作为对比，目前产业光伏电池板平均首年（固定式光伏电站首年利用小时数平均为1450小时左右）衰减率约为1%到3%。将新材料及钙钛矿光伏器件与晶硅电池相结合，钙钛矿-晶硅叠层器件效率达34.2%。

　　上述研究为解决钙钛矿太阳能电池中传输材料的导电性、稳定性和大面积加工难题提供了全新分子设计范式，并通过原创表征技术建立了分子组装态性能的精准评估体系，为下一代高效稳定钙钛矿光伏组件的产业化注入了驱动力。（长春应用化学研究所）

　　· 生命科学 ·

　　生命科学家产出的科研成果，50%归功于他们选择工作的机构

　　据《科学》新闻（Science News）报道，美国国家经济研究局（NBER）的一项工作论文追踪了研究人员职业生涯中更换研究机构前后，出版物的变化情况。结果发现，对于生命科学家发表的论文而言，超过50%的生产力可以归功于他们工作的机构。

　　这项新研究汇集了约30万名在1945年至2023年间发表过论文的美国生命科学家的数据。其中涵盖了约3.8万名在转职前后都有发表记录的科学家。波士顿地区的研究人员拥有最高的生产力——与许多其他大都市地区的研究人员相比，他们每年在15种涵盖基础生命科学研究的期刊［包括 《细胞》（Cell） 、 《自然》（Nature） 和 《科学》（Science）］上发表的论文数量是其他许多大都市地区的两到三倍。当研究人员从生产力较低的机构转到平均生产力较高的机构时，他们的生产力也会提高。对同一位科学家而言，50%到60%的研究产出归功于其所在的机构，而其中三分之二的影响源于明星研究人员的存在。研究者还表示，生产力的提高可能与机构的资源、设施和研究生有关。（Science News）

　　· 天文学 ·

　　一颗垂死行星正在坠入母恒星

　　TOI-2109b一种可能的结局，它可能会被母恒星吞噬。图片来源：NASA/CXC/M. Weiss; X射线光谱：NASA/CXC/MIT/H. M.Günther

　　天文学家发现在870光年外，有一颗质量5倍于木星的行星TOI-2109b正在以每16小时一圈的速度环绕恒星旋转，这是迄今为止发现的轨道最接近母恒星的热木星。天文学家结合从2010年到2024年的观测数据，分析了这颗恒星未来可能的三种命运，发现无论如何这颗行星都将“死亡”，研究成果发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。

　　研究人员根据理论模型和观测数据各自独立计算出，这颗行星的轨道周期在未来三年内将至少减少10秒。研究人员表示，这颗行星可能以三种方式死亡：第一种是它会被恒星的潮汐力撕裂；第二种是它会直接冲入恒星之中；第三种是因为恒星的强烈辐射导致自身气态包层被剥离，最终只剩下一颗岩质核心。通过未来几年的持续监测，天文学家将继续探测行星的轨道变化，实时观测一个处于垂死阶段的行星系统。（MACQUARIE UNIVERSITY）

　　· 健康 ·

　　揭示衰老和神经退行性疾病的生物标志物

　　神经退行性疾病构成了日益严峻的全球卫生挑战，影响着全球逾5700万人，且人数预计每20年会翻一倍。全球神经退行性疾病蛋白质组学联盟（GNPC）发表了对全球最大蛋白质数据集之一的分析结果，为阿尔茨海默病和帕金森病这类主要神经退行性疾病的生物学基础提供了新见解。这一系列论文发表于《自然·医学》（Nature Medicine）和《自然·衰老》（Nature Aging），揭示了与神经退行性疾病和衰老过程有关的独特蛋白质生物标志物，有望提早发现主要的神经退行性疾病并改善疾病结局。

　　在旗舰论文中，研究者报道了最大的蛋白质组数据集之一，包含来自3.5万个生物流体样本的约2.5亿个独一无二的蛋白质测量数据，这些样本包括血浆和脑脊液。这些样本由全球23个科研团体提供，包含了相关临床数据。作者从中鉴定出与阿尔茨海默病、帕金森病、额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化相关的特异性蛋白质。

　　来自GNPC的三篇相关论文也发表于《自然·医学》，证明了对该数据集的分析能用于回答关于神经退行性疾病和衰老研究的关键问题。一篇论文确定了疾病特异性血浆生物标志物图谱，以及阿尔茨海默病、帕金森病和额颞叶痴呆共有的一个蛋白质特征，他们揭示了独有和共有的机制，提出了用于诊断和治疗策略的潜在调控蛋白质和通路。另一篇论文鉴定了与APOE ε4等位基因携带者相关的一个脑脊液和血浆蛋白特征，已知该遗传突变会增加阿尔茨海默病风险，他们认为该突变在帕金森病、额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化等其他神经退行性疾病中起到了更广泛的作用。第三篇论文确定了认知功能相关蛋白质中的年龄相关性改变，为脑脊液和血浆的蛋白质水平变化与认知健康如何相关提供了新认知。

　　作者指出，国际合作、数据共享和利用多样化数据集对于加速神经退行性研究的发现非常重要。今后针对更多样化人群的研究旨在开发出诊断、预防和治疗神经退行性疾病的新方式，通过基于患者疾病亚型优化的精准、联合疗法实现更好的疾病结局。

　　· 光学 ·

　　片上谐振腔的多彩激光产生研究获进展

　　高阶非线性光学过程是推动深紫外相干光源、量子通信和超快光学等领域发展的关键物理基础。然而，这类过程即使借助高品质因子的光学微腔来增强光与物质相互作用，仍面临高阶非线性极化率随阶数指数衰减以及严格的宽带相位匹配要求这两个挑战。近日，多个机构的中国科学家展开了合作，基于高品质因子的薄膜铌酸锂微盘腔，实现了高效的横向非线性光学频率转换。相关研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

　　该研究通过设计薄膜铌酸锂微盘腔的色散，并采用飞秒激光光刻辅助化学机械抛光技术，制备出高品质因子的微盘腔。在1546nm波段连续激光泵浦下，该铌酸锂微腔在1713nm和1922nm波长处分别产生双向受激拉曼散射（SRS）和级联SRS信号。其中，双向SRS信号在微腔内诱导生成自组织的光折变光栅，提供了额外的光学动量，补偿后续非线性过程所需的相位失配。同时，受背向瑞利散射影响，部分前向传输的泵浦光被转化为背向模式。随着泵浦光波长从1545.6nm连续调谐到1546.1nm，双向传输的泵浦光将与同样双向传输的级联SRS信号逐步发生和频、四波到六波混频的非线性频率转换过程。受相位匹配条件约束，这些双向传输的非线性信号主要以近乎垂直于微腔平面的角度向腔外发射，以微小角度差出射的非线性辐射信号经干涉在CCD上形成了周期排布性的条纹，具有较高的转换效率。其中，和频转换效率达590%/W。该成果有望应用于片上量子光源产生、光信息显示、高灵敏传感、集成光信息处理等场景，将推动片上紫外光源和多通道量子通信等领域的发展。（中国科学院上海光学精密机械研究所）

　　撰写/编辑：王昱、冬鸢