近日，我(wo)校霍夫曼先(xian)進材(cai)料研(yan)究(jiu)院(yuan)諾獎團(tuan)隊在(zai)利用(yong)高能(neng)同(tong)步輻射(she)對鈣鈦(tai)礦量(liang)子阱的(de)形(xing)成(cheng)機(ji)理研(yan)究(jiu)領域(yu)取(qu)得重(zhong)要進展：研(yan)究(jiu)團(tuan)隊采用(yong)高能(neng)掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實時(shi)表(biao)征了在(zai)三維鈣鈦(tai)礦表(biao)面通(tong)過旋涂長(chang)鏈(lian)有機(ji)銨鹽溶液法所制(zhi)備鈣鈦(tai)礦量(liang)子阱形(xing)成(cheng)過程，明確了與(yu)長(chang)鏈(lian)有機(ji)銨分子發生反(fan)應(ying)(ying)的(de)反(fan)應(ying)(ying)物；并(bing)通(tong)過追蹤反(fan)應(ying)(ying)產物在(zai)熱退火前后的(de)晶體結構演變(bian)，探究(jiu)了鈣鈦(tai)礦量(liang)子阱形(xing)成(cheng)過程的(de)具體路(lu)徑。這一研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)發表(biao)在(zai)材(cai)料領域(yu)國(guo)際頂(ding)尖期刊《先(xian)進材(cai)料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第(di)一作者(zhe)為(wei)霍夫曼先(xian)進材(cai)料研(yan)究(jiu)院(yuan)胡漢林副教授，深(shen)圳(zhen)職業技術學院(yuan)為(wei)論(lun)文第(di)一完(wan)成(cheng)單位。

有(you)機(ji)-無機(ji)雜(za)(za)化鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽能電(dian)(dian)池，因其優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)（經認(ren)證的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單結小面(mian)(mian)積有(you)機(ji)-無機(ji)雜(za)(za)化鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽能電(dian)(dian)池效(xiao)(xiao)率(lv)已達(da)25.5%）、較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)以(yi)及(ji)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學柔性等特(te)點，在(zai)(zai)新(xin)能源領域(yu)展現出了巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)前景(jing)。而(er)基(ji)于(yu)(yu)ABX3傳統三維結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)材料由于(yu)(yu)自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)遷移(yi)，以(yi)及(ji)在(zai)(zai)外界光(guang)(guang)、熱、水等因素下很(hen)容易被破(po)壞，面(mian)(mian)臨著長(chang)期穩(wen)定性差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)，嚴重(zhong)制約(yue)了其實際應用(yong)。科學工作者創新(xin)地通過鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱修飾傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)方(fang)法(fa)來(lai)制備具(ju)有(you)量(liang)子(zi)(zi)阱/三維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)太陽能電(dian)(dian)池，使得所制備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)器件(jian)具(ju)有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)輻照、耐(nai)(nai)高(gao)溫和(he)耐(nai)(nai)濕度特(te)性。現有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)報道主要集中在(zai)(zai)器件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)率(lv)和(he)穩(wen)定性，但對于(yu)(yu)量(liang)子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成機(ji)理卻鮮有(you)報道，尤其是對在(zai)(zai)不(bu)同條(tiao)件(jian)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱生(sheng)長(chang)機(ji)理并不(bu)清楚(chu)。

為此，我(wo)校研(yan)(yan)究團隊采用(yong)高(gao)(gao)能(neng)同(tong)(tong)步輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線(xian)衍射(she)實時表征(zheng)了(le)(le)在(zai)三(san)維(wei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)表面通過旋(xuan)涂長(chang)(chang)鏈有(you)(you)機(ji)銨鹽(yan)溶液法所制備(bei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱形(xing)成過程，在(zai)了(le)(le)解鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)機(ji)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)前提下，研(yan)(yan)究了(le)(le)不同(tong)(tong)反應(ying)(ying)條(tiao)件對鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)相純度和(he)取向有(you)(you)序性(xing)(xing)產(chan)生(sheng)(sheng)影(ying)響。該項(xiang)成果從化(hua)學反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)機(ji)理(li)(li)上(shang)(shang)確(que)定了(le)(le)與長(chang)(chang)鏈分子(zi)反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)物(wu)，明確(que)了(le)(le)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)形(xing)成機(ji)理(li)(li)，探究了(le)(le)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)調(diao)(diao)(diao)控與器(qi)(qi)件效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)率以及穩定性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)本(ben)(ben)質聯系，并指(zhi)出了(le)(le)有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)調(diao)(diao)(diao)控手(shou)段，建立(li)了(le)(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱/三(san)維(wei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合結構薄膜最基礎理(li)(li)論依據。鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)(de)材料(liao)性(xing)(xing)能(neng)預示(shi)著理(li)(li)論上(shang)(shang)它具(ju)備(bei)打(da)破(po)現有(you)(you)傳(chuan)統(tong)光伏格局的(de)(de)(de)(de)能(neng)力，目前科研(yan)(yan)領(ling)域正在(zai)關注單(dan)結鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)電(dian)池的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)率、穩定性(xing)(xing)和(he)降(jiang)低鉛污染(ran)，有(you)(you)初(chu)創企業推出的(de)(de)(de)(de)單(dan)結組件能(neng)量(liang)(liang)(liang)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)率已超過17%，接近多晶硅組件的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)率，并且理(li)(li)論成本(ben)(ben)更低。本(ben)(ben)研(yan)(yan)究工作針(zhen)對傳(chuan)統(tong)三(san)維(wei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)光伏器(qi)(qi)件穩定性(xing)(xing)差的(de)(de)(de)(de)特(te)點，從成膜機(ji)理(li)(li)上(shang)(shang)提出了(le)(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)阱/三(san)維(wei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合結構的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)調(diao)(diao)(diao)控手(shou)段，有(you)(you)望從根本(ben)(ben)上(shang)(shang)提高(gao)(gao)器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命，降(jiang)低器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)制備(bei)成本(ben)(ben)，為工業化(hua)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)穩定鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)電(dian)池提供了(le)(le)新的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)途(tu)徑。

Advanced Materials是(shi)材料(liao)學科(ke)世界頂尖期刊(kan)，在國(guo)際材料(liao)領域享(xiang)譽盛(sheng)名(ming)，當前(qian)影響(xiang)因子27.39。該研究工作受(shou)到國(guo)家自然科(ke)學基金委(wei)、深(shen)圳市科(ke)創委(wei)以及深(shen)圳職業(ye)技(ji)術學院(yuan)的資助。

（霍夫曼先進材料研究院）