Pure Na0.44MnO2 samples were prepared via a solid-state route by carefully tuning the synthesis conditions. Insertion/deinsertion of sodium into the well-crystallized particles leads to capacities as high as 140 mA.h/g. A potentiostatic intermittent titration technic, together with in situ X-ray diffraction measurements, enabled us to evidence the presence of six biphasic transitions within a potential range of 2-3.8 V (vs Na+/Na). The insertion process within the NaxMnO2 system is fully reversible over the 0.25 < x < 0.65 composition range and presents some degree of irreversibility as values of x below 0.25 are reached. Furthermore, we similarly showed that HCl treatment has a detrimental effect on these electrochemical properties because of structural and textural evolutions.

Dye-sensitized solar cells employing mesoporous TiO2 beads have demonstrated longer electron diffusion lengths and extended electron lifetimes over Degussa P25 titania electrodes due to the well interconnected, densely packed nanocrystalline TiO2 particles inside the beads. Careful selection of the dye to match the dye photon absorption characteristics with the light scattering properties of the beads have improved the light harvesting and conversion efficiency of the bead electrode in the dye-sensitized solar cell. This has resulted in a solar to electric power conversion efficiency (PCE) of greater than 10% (10.6% for Ru(II)-based dye C101 and 10.7% using C106) for the first time using a single screen-printed titania layer cell construction (that is, without an additional scattering layer).

Hierarchical or one-dimensional architectures are among the most exciting developments in material science these recent years. We present a nanostructured TiO2 assembly combining these two concepts and resembling a forest composed of individual, high aspect-ratio, treelike nanostructures. We propose to use these structures for the photoanode in dye-sensitized solar cells, and we achieved 4.9% conversion efficiency in combination with C101 dye. We demonstrate this morphology beneficial to hamper the electron recombination and also mass transport control in the mesopores when solvent-free ionic liquid electrolyte is used.

Abstract The cost‐effective processability and high efficiency of the organic–inorganic metal halide perovskite solar cells (PSCs) have shown tremendous potential to intervene positively in the generation of clean energy. However, prior to an industrial scale‐up process, there are certain critical issues such as the lack of stability against over moisture, light, and heat, which have to be resolved. One of the several proposed strategies to improve the stability that has lately emerged is the development of lower‐dimensional (2D) perovskite structures derived from the Ruddlesden–Popper (RP) phases. The excellent stability under ambient conditions shown by 2D RP phase perovskites has made the scalability expectations burgeon since it is one of the most credible paths toward stable PSCs. In this review, the 2D/3D mixed system for photovoltaics (PVs) is elaborately discussed with the focus on the crystal structure, optoelectronic properties, charge carrier dynamics, and their impact on the photovoltaic performances. Finally, some of the further challenges are highlighted while outlining the perspectives of 2D/3D perovskites for high‐efficiency stable solar cells.

Metal sulfide (PbS and CdS) quantum dots (QDs) were prepared over mesoporous TiO2 films by improved successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) processes. The as-prepared QD-sensitized electrodes were combined with a cobalt complex redox couple [Co(o-phen)3]2+/3+ to make a regenerative liquid-type photovoltaic cell. The optimized PbS QD-sensitized solar cells exhibited promising incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of over 50% and an overall conversion efficiency of 2% at 0.1 sun in a regenerative mode. The overall photovoltaic performance of the PbS QD-sensitized cells was observed to be dependent on the final turn of the SILAR process, giving a better result when the final deposition was Pb2+, not S2-. However, in the case of CdS QD-sensitized cells, S2- termination was better than that of Cd2+. The cobalt complex herein used as a regenerative redox couple was found to be more efficient in generating photocurrents from PbS QD cells than the typical hole scavenger Na2S in a three-electrode configuration. The CdS-sensitized cell with this redox mediator also showed better defined current-voltage curves and an IPCE reaching 40%.

Abstract In this paper, the pore filling of spiro‐OMeTAD (2,2′,7,7′‐tetrakis‐( N , N ‐di‐ p ‐methoxyphenylamine)9,9′‐spirobifluorene) in mesoporous TiO 2 films is quantified for the first time using XPS depth profiling and UV–Vis absorption spectroscopy. It is shown that spiro‐OMeTAD can penetrate the entire depth of the film, and its concentration is constant throughout the film. We determine that in a 2.5‐µm‐thick film, the volume of the pores is 60–65% filled. The pores become less filled when thicker films are used. Such filling fraction is much higher than the solution concentration because the excess solution on top of the film can act as a reservoir during the spin coating process. Lastly, we demonstrate that by using a lower spin coating speed and higher spiro‐OMeTAD solution concentration, we can increase the filling fraction and consequently the efficiency of the device.

Variational quantum computing schemes train a loss function by sending an initial state through a parametrized quantum circuit, and measuring the expectation value of some operator. Despite their promise, the trainability of these algorithms is hindered by barren plateaus (BPs) induced by the expressiveness of the circuit, the entanglement of the input data, the locality of the observable, or the presence of noise. Up to this point, these sources of BPs have been regarded as independent. In this work, we present a general Lie algebraic theory that provides an exact expression for the variance of the loss function of sufficiently deep parametrized quantum circuits, even in the presence of certain noise models. Our results allow us to understand under one framework all aforementioned sources of BPs. This theoretical leap resolves a standing conjecture about a connection between loss concentration and the dimension of the Lie algebra of the circuit's generators. The barren plateau problem represents one of the major bottlenecks for parametrized quantum circuits algorithms. Here, the authors study the known sources of BP using the lens of Lie algebraic theory, finding an expression of the variance of the loss function depending on the dynamical Lie algebra of the circuit.