近日，我(wo)校霍夫曼先進(jin)材(cai)(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)諾(nuo)獎團隊在利用高能(neng)同步(bu)輻射(she)(she)對鈣鈦礦量子(zi)阱的形成(cheng)(cheng)機理(li)研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)取得重要進(jin)展：研(yan)究(jiu)團隊采用高能(neng)掠(lve)入(ru)射(she)(she)角X射(she)(she)線衍射(she)(she)實時表(biao)征了在三(san)維鈣鈦礦表(biao)面(mian)通(tong)過(guo)旋涂長鏈(lian)有機銨鹽溶液法所(suo)制備(bei)鈣鈦礦量子(zi)阱形成(cheng)(cheng)過(guo)程(cheng)，明確了與長鏈(lian)有機銨分子(zi)發(fa)生(sheng)反應的反應物(wu)；并通(tong)過(guo)追蹤反應產物(wu)在熱退火(huo)前后的晶體(ti)結構演變(bian)，探究(jiu)了鈣鈦礦量子(zi)阱形成(cheng)(cheng)過(guo)程(cheng)的具(ju)體(ti)路徑。這一(yi)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)果發(fa)表(biao)在材(cai)(cai)料(liao)領(ling)域(yu)國際(ji)頂尖期(qi)刊《先進(jin)材(cai)(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文第一(yi)作者為霍夫曼先進(jin)材(cai)(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)胡漢林副教授，深圳(zhen)職業技(ji)術學院(yuan)(yuan)為論文第一(yi)完成(cheng)(cheng)單位(wei)。

有(you)機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)雜化(hua)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)能電(dian)池，因其優異的(de)光(guang)(guang)電(dian)轉換效率（經認證的(de)單結小(xiao)面積有(you)機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)雜化(hua)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)能電(dian)池效率已達25.5%）、較低(di)的(de)成本(ben)以(yi)(yi)及優良的(de)力學柔性(xing)(xing)等特點，在新能源領域展(zhan)現(xian)(xian)出(chu)了巨大的(de)應用前景(jing)。而(er)基于(yu)ABX3傳統三(san)(san)維(wei)(wei)結構(gou)的(de)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)材料由(you)于(yu)自(zi)身的(de)離(li)子(zi)(zi)遷移，以(yi)(yi)及在外界光(guang)(guang)、熱、水等因素(su)下很容易被破壞，面臨著長(chang)期穩定(ding)性(xing)(xing)差的(de)問(wen)題，嚴(yan)重(zhong)制(zhi)約了其實際應用。科學工作(zuo)者創新地通過鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)修飾傳統的(de)三(san)(san)維(wei)(wei)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)方(fang)法來制(zhi)備(bei)具有(you)量子(zi)(zi)阱(jing)/三(san)(san)維(wei)(wei)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復合結構(gou)的(de)太陽(yang)能電(dian)池，使得(de)所制(zhi)備(bei)的(de)器件具有(you)良好的(de)耐輻(fu)照(zhao)、耐高溫和耐濕度特性(xing)(xing)。現(xian)(xian)有(you)的(de)報道主要集(ji)中在器件的(de)效率和穩定(ding)性(xing)(xing)，但(dan)對于(yu)量子(zi)(zi)阱(jing)的(de)形成機(ji)(ji)理卻鮮(xian)有(you)報道，尤(you)其是對在不同條件下的(de)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)生長(chang)機(ji)(ji)理并(bing)不清楚。

為此，我校研究(jiu)(jiu)團隊采用(yong)高(gao)能(neng)同步輻射(she)掠入(ru)射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表征了在(zai)三維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)表面(mian)通過(guo)旋涂長(chang)(chang)鏈(lian)(lian)有(you)機(ji)銨(an)鹽溶液法(fa)所制備(bei)(bei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)過(guo)程(cheng)，在(zai)了解(jie)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)機(ji)理的(de)(de)(de)(de)(de)前提下，研究(jiu)(jiu)了不同反應條(tiao)件(jian)(jian)(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)相純度和(he)取(qu)向有(you)序(xu)性(xing)(xing)產生(sheng)(sheng)影響。該項成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)果從化學反應的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)理上確定(ding)(ding)了與(yu)長(chang)(chang)鏈(lian)(lian)分子(zi)(zi)(zi)反應的(de)(de)(de)(de)(de)反應物(wu)，明確了鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)機(ji)理，探究(jiu)(jiu)了鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)與(yu)器(qi)件(jian)(jian)(jian)效(xiao)率以及穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質聯系(xi)，并指出(chu)了有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)手(shou)段，建立了量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)/三維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構薄膜最基(ji)礎理論(lun)依據。鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料性(xing)(xing)能(neng)預示著理論(lun)上它具備(bei)(bei)打破現有(you)傳統(tong)光伏格局(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力，目前科研領域正在(zai)關注單結(jie)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)電(dian)池的(de)(de)(de)(de)(de)轉換效(xiao)率、穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)和(he)降(jiang)低鉛污染，有(you)初創企業推(tui)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)單結(jie)組件(jian)(jian)(jian)能(neng)量轉換效(xiao)率已(yi)超過(guo)17%，接近多晶硅組件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)轉換效(xiao)率，并且(qie)理論(lun)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)更低。本(ben)研究(jiu)(jiu)工作(zuo)針對傳統(tong)三維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)光伏器(qi)件(jian)(jian)(jian)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)特點，從成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)膜機(ji)理上提出(chu)了量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)/三維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)調控(kong)手(shou)段，有(you)望從根本(ben)上提高(gao)器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)壽命，降(jiang)低器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)(bei)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)，為工業化生(sheng)(sheng)高(gao)效(xiao)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)能(neng)電(dian)池提供了新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)途徑。

Advanced Materials是材(cai)料學科世(shi)界(jie)頂尖期(qi)刊，在(zai)國際材(cai)料領域享譽盛名，當前(qian)影響因子27.39。該研究工(gong)作受到(dao)國家自然科學基金委、深圳市科創(chuang)委以及深圳職(zhi)業(ye)技術學院的資助。

（霍夫曼先進材料(liao)研究院）