近日，我(wo)校霍夫曼(man)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研究院諾獎團隊(dui)在利用(yong)高(gao)能(neng)同步輻射(she)對鈣鈦礦(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)機理研究領(ling)域取得重(zhong)要(yao)進(jin)展：研究團隊(dui)采用(yong)高(gao)能(neng)掠入射(she)角X射(she)線(xian)衍射(she)實(shi)時表征了(le)在三維鈣鈦礦(kuang)(kuang)表面通過旋(xuan)涂長鏈有機銨鹽溶液法(fa)所(suo)制備鈣鈦礦(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)過程，明(ming)確了(le)與長鏈有機銨分子(zi)發(fa)生反(fan)(fan)應(ying)的(de)反(fan)(fan)應(ying)物；并通過追(zhui)蹤反(fan)(fan)應(ying)產(chan)物在熱退火前后的(de)晶體結構演(yan)變，探究了(le)鈣鈦礦(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)過程的(de)具體路徑。這(zhe)一(yi)研究成(cheng)(cheng)果發(fa)表在材(cai)料(liao)領(ling)域國際頂尖期刊《先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文第(di)一(yi)作者為(wei)霍夫曼(man)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研究院胡(hu)漢林副教授，深(shen)圳職業技術學院為(wei)論文第(di)一(yi)完(wan)成(cheng)(cheng)單位。

有機(ji)-無機(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電池，因其優(you)異(yi)的(de)(de)(de)光電轉換效率（經(jing)認證(zheng)的(de)(de)(de)單結小面積有機(ji)-無機(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電池效率已達25.5%）、較低的(de)(de)(de)成(cheng)本以(yi)及優(you)良的(de)(de)(de)力(li)學柔(rou)性(xing)(xing)等特點，在新(xin)能(neng)(neng)源領域展現(xian)出了巨大的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前(qian)景。而基于(yu)(yu)ABX3傳統三維結構的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)材料(liao)由于(yu)(yu)自身的(de)(de)(de)離(li)子遷移，以(yi)及在外界光、熱(re)、水等因素下(xia)很容易被破壞，面臨著長期穩定(ding)性(xing)(xing)差的(de)(de)(de)問題，嚴重制約了其實(shi)際應(ying)用(yong)。科(ke)學工(gong)作(zuo)者創新(xin)地通過鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)修飾(shi)傳統的(de)(de)(de)三維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)方法來制備具有量(liang)(liang)子阱(jing)/三維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構的(de)(de)(de)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電池，使得所制備的(de)(de)(de)器(qi)件(jian)具有良好的(de)(de)(de)耐輻(fu)照、耐高溫和耐濕(shi)度特性(xing)(xing)。現(xian)有的(de)(de)(de)報(bao)道主要集中在器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)效率和穩定(ding)性(xing)(xing)，但對于(yu)(yu)量(liang)(liang)子阱(jing)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)機(ji)理卻鮮有報(bao)道，尤其是對在不同條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)生長機(ji)理并不清楚。

為此，我校研究團隊采(cai)用高(gao)能同(tong)步輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線(xian)衍射(she)實時表征了(le)(le)在三維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)表面通(tong)過旋(xuan)涂(tu)長鏈有(you)(you)(you)機(ji)銨(an)鹽溶液法所制備鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)(jing)形成(cheng)(cheng)(cheng)過程，在了(le)(le)解鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)生長機(ji)理(li)(li)的(de)(de)前提(ti)下(xia)，研究了(le)(le)不同(tong)反應條件(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)(jing)的(de)(de)相純度和取向有(you)(you)(you)序(xu)性產生影(ying)響(xiang)。該(gai)項成(cheng)(cheng)(cheng)果從化(hua)學反應的(de)(de)機(ji)理(li)(li)上(shang)確(que)定了(le)(le)與長鏈分子(zi)(zi)(zi)反應的(de)(de)反應物，明確(que)了(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)(jing)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)機(ji)理(li)(li)，探究了(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)(jing)的(de)(de)調(diao)控與器件(jian)效(xiao)率(lv)以及穩(wen)定性的(de)(de)本(ben)質聯系(xi)，并指出了(le)(le)有(you)(you)(you)效(xiao)的(de)(de)調(diao)控手段，建立了(le)(le)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)(jing)/三維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復合(he)結構(gou)薄膜(mo)最基礎理(li)(li)論依據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)優越的(de)(de)材料(liao)性能預(yu)示著理(li)(li)論上(shang)它(ta)具備打破現(xian)有(you)(you)(you)傳統光伏格局的(de)(de)能力，目前科研領(ling)域正在關注單結鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)電池的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換效(xiao)率(lv)、穩(wen)定性和降低(di)(di)鉛污染，有(you)(you)(you)初創企業(ye)推出的(de)(de)單結組件(jian)能量轉(zhuan)(zhuan)換效(xiao)率(lv)已超過17%，接近多(duo)晶硅組件(jian)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換效(xiao)率(lv)，并且理(li)(li)論成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)更(geng)低(di)(di)。本(ben)研究工作(zuo)針對傳統三維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)光伏器件(jian)穩(wen)定性差(cha)的(de)(de)特點(dian)，從成(cheng)(cheng)(cheng)膜(mo)機(ji)理(li)(li)上(shang)提(ti)出了(le)(le)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)(jing)/三維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復合(he)結構(gou)的(de)(de)有(you)(you)(you)效(xiao)調(diao)控手段，有(you)(you)(you)望從根(gen)本(ben)上(shang)提(ti)高(gao)器件(jian)的(de)(de)使用壽命(ming)，降低(di)(di)器件(jian)的(de)(de)制備成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)，為工業(ye)化(hua)生高(gao)效(xiao)穩(wen)定鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽能電池提(ti)供(gong)了(le)(le)新的(de)(de)技術途徑(jing)。

Advanced Materials是材料學(xue)(xue)科(ke)世界頂尖期刊，在國(guo)際(ji)材料領域享譽(yu)盛名，當前(qian)影響因(yin)子27.39。該研究工作(zuo)受(shou)到國(guo)家自然科(ke)學(xue)(xue)基金委、深(shen)圳市(shi)科(ke)創委以(yi)及深(shen)圳職業(ye)技術學(xue)(xue)院的資助。

（霍夫(fu)曼先進材(cai)料研究院(yuan)）