近日，我院洪振生教授团队在新型储能电池领域取得重要进展，开发了一种基于MoS2异质结电极材料的锂离子光电池。研究成果以“Phase-Engineered 1T/2H MoS2 Heterostructures for High Conversion Efficiency Lithium-Ion Photo-Batteries”为题发表于材料学领域国际著名学术期刊ACS Nano (影响因子 16.1)。
光电池有望同时实现太阳能的收集与存储，然而其发展应用长期受限于严重的载流子复合导致的低光电转化存储效率。本研究通过在碳纳米管（CNTs）上构筑了化学键合的面内1T/2H-MoS2异质结构，将金属性1T-MoS2、半导体性2H-MoS2和导电CNTs集成于一个多界面框架中。1T/2H异质界面形成的内建电场可驱动光生电子与空穴的定向分离，而CNTs则为电子快速传输提供连续通道，从而显著抑制载流子复合并提升界面电荷转移动力学。飞秒瞬态吸收与开尔文探针力显微结果表明，该结构具有更长的载流子寿命和更高的表面光电压，证实其优异的电荷分离能力。在锂离子光电池中，该材料在光照下比容量由493.7 mAh g-1提升至624.9 mAh g-1，最高光电转换与存储效率达6.62%，并实现无需外加电压的自充电过程。通过合理的多界面工程设计，该工作将光捕获与电化学存储有效集成，为发展高效、稳定的自驱动光-储能系统提供了新的设计思路。
论文署名第一单位为福建师范大学，2024级博士研究生肖绪武为论文第一作者，福建师范大学洪振生教授为唯一通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金重点项目、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才、福建省自然科学基金、福建省教育厅和福建师范大学碳中和研究院开放基金等多方资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c21050
