近日(ri)，我校霍(huo)夫(fu)曼(man)(man)先進(jin)材料研究(jiu)(jiu)院諾獎團(tuan)隊在利(li)用高(gao)(gao)能同(tong)步輻射對鈣鈦礦量子阱(jing)的形成(cheng)機(ji)理研究(jiu)(jiu)領(ling)域(yu)取得重要進(jin)展：研究(jiu)(jiu)團(tuan)隊采用高(gao)(gao)能掠入射角X射線衍射實時表征了(le)在三維鈣鈦礦表面通過(guo)(guo)旋涂長鏈有(you)機(ji)銨鹽溶液法(fa)所(suo)制(zhi)備鈣鈦礦量子阱(jing)形成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)，明確了(le)與長鏈有(you)機(ji)銨分子發生反應的反應物；并通過(guo)(guo)追蹤反應產物在熱(re)退火前后的晶體(ti)結構演變，探究(jiu)(jiu)了(le)鈣鈦礦量子阱(jing)形成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)的具體(ti)路(lu)徑(jing)。這一(yi)研究(jiu)(jiu)成(cheng)果發表在材料領(ling)域(yu)國際頂尖期刊《先進(jin)材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一(yi)作者(zhe)為霍(huo)夫(fu)曼(man)(man)先進(jin)材料研究(jiu)(jiu)院胡漢林(lin)副教授，深圳職業技術學院為論(lun)文第一(yi)完成(cheng)單(dan)位。

有機-無(wu)機雜化鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池，因其優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光電(dian)(dian)轉換效(xiao)(xiao)率（經認證的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單結(jie)小面積有機-無(wu)機雜化鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池效(xiao)(xiao)率已達(da)25.5%）、較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本以及(ji)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學柔(rou)性等(deng)特點，在(zai)新(xin)能(neng)(neng)源領域展(zhan)現出了巨大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)前景。而基(ji)于(yu)ABX3傳統三維(wei)(wei)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)材料(liao)由于(yu)自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離子遷移(yi)，以及(ji)在(zai)外界光、熱、水等(deng)因素下很容易被破壞，面臨著長(chang)(chang)期(qi)穩定(ding)性差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題，嚴重制(zhi)(zhi)約了其實際應用(yong)。科學工作者(zhe)創(chuang)新(xin)地(di)通過(guo)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子阱修飾(shi)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)方法(fa)來制(zhi)(zhi)備具有量(liang)子阱/三維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復合結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池，使得所制(zhi)(zhi)備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)器件具有良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐輻照、耐高(gao)溫和(he)耐濕度特性。現有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)報道(dao)主要(yao)集中在(zai)器件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)率和(he)穩定(ding)性，但對于(yu)量(liang)子阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成機理(li)卻鮮有報道(dao)，尤其是(shi)對在(zai)不(bu)同條件下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子阱生長(chang)(chang)機理(li)并不(bu)清楚(chu)。

為(wei)此，我校研(yan)(yan)究團(tuan)隊(dui)采(cai)用高能(neng)同步輻(fu)射(she)掠入射(she)角X射(she)線(xian)衍(yan)射(she)實(shi)時表征了(le)(le)在(zai)三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)表面通過旋涂(tu)長(chang)鏈(lian)有機(ji)銨鹽溶液(ye)法(fa)所制備鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱形(xing)(xing)成(cheng)過程，在(zai)了(le)(le)解鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)生長(chang)機(ji)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)下，研(yan)(yan)究了(le)(le)不同反(fan)應條件(jian)(jian)(jian)對(dui)(dui)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)純度和(he)取(qu)向有序性(xing)產生影(ying)響。該項(xiang)成(cheng)果從(cong)化學(xue)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)理(li)(li)上(shang)確定(ding)了(le)(le)與(yu)(yu)長(chang)鏈(lian)分(fen)子(zi)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應物，明(ming)確了(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)機(ji)理(li)(li)，探究了(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控與(yu)(yu)器(qi)件(jian)(jian)(jian)效(xiao)(xiao)(xiao)率以及穩定(ding)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質聯系，并(bing)(bing)指(zhi)出了(le)(le)有效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控手(shou)段(duan)，建(jian)立(li)了(le)(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱/三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構薄(bo)膜(mo)最(zui)基礎理(li)(li)論依據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)性(xing)能(neng)預示著理(li)(li)論上(shang)它具(ju)備打破現有傳統(tong)光(guang)伏格局的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)，目前科(ke)研(yan)(yan)領(ling)域正在(zai)關注單(dan)(dan)結鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)電(dian)池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率、穩定(ding)性(xing)和(he)降低鉛(qian)污染，有初創企(qi)業(ye)推出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)結組件(jian)(jian)(jian)能(neng)量(liang)(liang)(liang)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率已超過17%，接近多晶硅(gui)組件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率，并(bing)(bing)且理(li)(li)論成(cheng)本(ben)更低。本(ben)研(yan)(yan)究工作針對(dui)(dui)傳統(tong)三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)光(guang)伏器(qi)件(jian)(jian)(jian)穩定(ding)性(xing)差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點，從(cong)成(cheng)膜(mo)機(ji)理(li)(li)上(shang)提(ti)出了(le)(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱/三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有效(xiao)(xiao)(xiao)調(diao)控手(shou)段(duan)，有望(wang)從(cong)根本(ben)上(shang)提(ti)高器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用壽命(ming)，降低器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制備成(cheng)本(ben)，為(wei)工業(ye)化生高效(xiao)(xiao)(xiao)穩定(ding)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)電(dian)池提(ti)供了(le)(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術途徑(jing)。

Advanced Materials是(shi)材料學(xue)科(ke)世界頂尖期(qi)刊，在國(guo)際(ji)材料領域(yu)享譽(yu)盛名(ming)，當前影響(xiang)因子27.39。該研究工作受到國(guo)家自(zi)然科(ke)學(xue)基金委(wei)、深圳市科(ke)創委(wei)以及深圳職(zhi)業(ye)技(ji)術學(xue)院(yuan)的資助。

（霍夫曼(man)先進材料(liao)研究院）