李玉良院士领衔！中科院化学所黄长水Angew | 锌-空气电池突破4.55%光电转换效率！

背景：为应对能源危机并实现绿色能源目标，亟需发展可持续能源转换与存储技术。太阳能锌-空气电池（SZABs）将光电化学耦合到电池中，是一种极具前景的储能方向，但面临光吸收受限、载流子复合严重以及电催化活性不足等关键挑战。研究目的：本研究旨在通过原子级带隙工程调控，基于氮取代石墨二炔（N-GDYs）材料，解决上述瓶颈，以实现SZABs中高效的太阳能收集和催化活化。结论：通过精确调控氮原子掺杂比例，成功制备了2N-GDY光电极，其优化的带隙结构显著增强了光吸收和载流子分离迁移能力。基于2N-GDY的SZAB器件在可见光下实现了96.8%的电池效率和仅0.04 V的电压间隙，并在420 nm单色光下获得了4.55%的创纪录功率转换效率。该工作为高效太阳能可充电能源系统的合理设计提供了关键途径。