近日，我(wo)校霍夫曼(man)先(xian)進材(cai)(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)院諾獎團隊在(zai)利(li)用高能(neng)同步輻射對(dui)鈣(gai)鈦(tai)礦量子(zi)(zi)阱(jing)的形成機理(li)研(yan)究(jiu)領(ling)(ling)域取得重(zhong)要進展(zhan)：研(yan)究(jiu)團隊采用高能(neng)掠入射角X射線衍射實(shi)時表征了(le)(le)在(zai)三維鈣(gai)鈦(tai)礦表面通(tong)過(guo)旋涂長(chang)鏈有(you)機銨(an)鹽溶液法(fa)所制備鈣(gai)鈦(tai)礦量子(zi)(zi)阱(jing)形成過(guo)程，明確了(le)(le)與長(chang)鏈有(you)機銨(an)分子(zi)(zi)發生(sheng)反(fan)(fan)應的反(fan)(fan)應物；并通(tong)過(guo)追(zhui)蹤反(fan)(fan)應產(chan)物在(zai)熱(re)退火前后的晶體結構演變(bian)，探究(jiu)了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)礦量子(zi)(zi)阱(jing)形成過(guo)程的具體路徑(jing)。這一研(yan)究(jiu)成果發表在(zai)材(cai)(cai)料(liao)領(ling)(ling)域國(guo)際(ji)頂尖期刊《先(xian)進材(cai)(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第(di)一作者為霍夫曼(man)先(xian)進材(cai)(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)院胡漢林副教授，深圳職業技術學院為論(lun)文第(di)一完(wan)成單位(wei)。

有機(ji)-無機(ji)雜化鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦太陽能(neng)電(dian)池(chi)，因其(qi)優異的(de)(de)光電(dian)轉換效(xiao)率(lv)（經認(ren)證的(de)(de)單(dan)結小面積有機(ji)-無機(ji)雜化鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦太陽能(neng)電(dian)池(chi)效(xiao)率(lv)已(yi)達25.5%）、較低的(de)(de)成(cheng)本(ben)以(yi)(yi)及優良(liang)的(de)(de)力學柔性(xing)(xing)等特點，在(zai)新(xin)能(neng)源領域展現(xian)出了(le)巨(ju)大的(de)(de)應用(yong)前(qian)景。而基于ABX3傳(chuan)(chuan)統三維結構(gou)的(de)(de)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦材(cai)料由于自身的(de)(de)離子遷移，以(yi)(yi)及在(zai)外界(jie)光、熱、水等因素下很(hen)容易被破壞，面臨著長(chang)期穩定性(xing)(xing)差的(de)(de)問題(ti)，嚴重制約(yue)了(le)其(qi)實際應用(yong)。科學工作者(zhe)創新(xin)地通過鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦量(liang)子阱(jing)(jing)(jing)修飾傳(chuan)(chuan)統的(de)(de)三維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦方(fang)法(fa)來制備(bei)具(ju)有量(liang)子阱(jing)(jing)(jing)/三維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦復合結構(gou)的(de)(de)太陽能(neng)電(dian)池(chi)，使得所(suo)制備(bei)的(de)(de)器件具(ju)有良(liang)好的(de)(de)耐輻(fu)照、耐高溫和(he)耐濕(shi)度特性(xing)(xing)。現(xian)有的(de)(de)報道主(zhu)要集中(zhong)在(zai)器件的(de)(de)效(xiao)率(lv)和(he)穩定性(xing)(xing)，但(dan)對(dui)于量(liang)子阱(jing)(jing)(jing)的(de)(de)形成(cheng)機(ji)理(li)卻鮮(xian)有報道，尤其(qi)是對(dui)在(zai)不同條件下的(de)(de)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦量(liang)子阱(jing)(jing)(jing)生長(chang)機(ji)理(li)并(bing)不清楚。

為此，我校研(yan)究團(tuan)隊(dui)采用高(gao)(gao)能(neng)(neng)同(tong)步輻射(she)掠入(ru)射(she)角X射(she)線衍射(she)實(shi)時(shi)表征了(le)(le)在三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦表面通過旋涂長(chang)鏈(lian)有機(ji)銨鹽溶液法所制(zhi)備鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦量子(zi)(zi)阱形(xing)成過程(cheng)，在了(le)(le)解鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦生長(chang)機(ji)理(li)的(de)(de)(de)前提(ti)(ti)下(xia)，研(yan)究了(le)(le)不同(tong)反(fan)應條件(jian)(jian)(jian)對(dui)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)相純度(du)和(he)(he)取(qu)向有序性(xing)產生影響。該項(xiang)成果從化學反(fan)應的(de)(de)(de)機(ji)理(li)上(shang)確定(ding)(ding)了(le)(le)與(yu)長(chang)鏈(lian)分(fen)子(zi)(zi)反(fan)應的(de)(de)(de)反(fan)應物，明確了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)形(xing)成機(ji)理(li)，探究了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)調(diao)控與(yu)器件(jian)(jian)(jian)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)以及(ji)穩定(ding)(ding)性(xing)的(de)(de)(de)本質聯系，并(bing)指出(chu)了(le)(le)有效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)調(diao)控手(shou)段(duan)，建(jian)立了(le)(le)量子(zi)(zi)阱/三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦復合結構薄膜最(zui)基礎(chu)理(li)論依(yi)據(ju)。鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦優(you)越的(de)(de)(de)材(cai)料性(xing)能(neng)(neng)預示著理(li)論上(shang)它(ta)具備打破現有傳統(tong)(tong)光伏格局的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力，目前科研(yan)領域正在關注單結鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦電池的(de)(de)(de)轉換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)、穩定(ding)(ding)性(xing)和(he)(he)降(jiang)低鉛(qian)污染，有初創企業推(tui)出(chu)的(de)(de)(de)單結組件(jian)(jian)(jian)能(neng)(neng)量轉換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)已超過17%，接近多晶(jing)硅組件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)轉換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，并(bing)且理(li)論成本更低。本研(yan)究工(gong)作針對(dui)傳統(tong)(tong)三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦光伏器件(jian)(jian)(jian)穩定(ding)(ding)性(xing)差的(de)(de)(de)特點，從成膜機(ji)理(li)上(shang)提(ti)(ti)出(chu)了(le)(le)量子(zi)(zi)阱/三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦復合結構的(de)(de)(de)有效(xiao)(xiao)調(diao)控手(shou)段(duan)，有望從根本上(shang)提(ti)(ti)高(gao)(gao)器件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)使(shi)用壽命(ming)，降(jiang)低器件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)制(zhi)備成本，為工(gong)業化生高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)穩定(ding)(ding)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦太陽能(neng)(neng)電池提(ti)(ti)供了(le)(le)新的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)途徑。

Advanced Materials是材料(liao)(liao)學(xue)科世界頂尖(jian)期刊，在(zai)國際材料(liao)(liao)領(ling)域享譽盛名，當(dang)前影響因子(zi)27.39。該(gai)研究工作受(shou)到國家自(zi)然科學(xue)基金委、深圳市科創(chuang)委以及深圳職業技術學(xue)院的資助。

（霍(huo)夫曼先進材料研究院）