近日(ri)，我校霍(huo)夫曼先進材(cai)料研(yan)究院(yuan)諾獎團(tuan)(tuan)隊(dui)在(zai)(zai)利用(yong)高能(neng)(neng)同步輻(fu)射對鈣鈦礦量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)形(xing)成(cheng)機理研(yan)究領(ling)域取得重要進展：研(yan)究團(tuan)(tuan)隊(dui)采(cai)用(yong)高能(neng)(neng)掠入射角X射線衍射實時表征了在(zai)(zai)三維鈣鈦礦表面通過(guo)旋涂長鏈(lian)有(you)機銨(an)鹽溶液法(fa)所制備鈣鈦礦量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱形(xing)成(cheng)過(guo)程，明確了與(yu)長鏈(lian)有(you)機銨(an)分(fen)子(zi)(zi)(zi)發生(sheng)反(fan)應的(de)(de)反(fan)應物；并(bing)通過(guo)追蹤反(fan)應產物在(zai)(zai)熱退火(huo)前后(hou)的(de)(de)晶體結構(gou)演變，探(tan)究了鈣鈦礦量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱形(xing)成(cheng)過(guo)程的(de)(de)具體路(lu)徑(jing)。這一(yi)(yi)研(yan)究成(cheng)果發表在(zai)(zai)材(cai)料領(ling)域國際(ji)頂尖期刊《先進材(cai)料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上(shang)，論文第一(yi)(yi)作(zuo)者為霍(huo)夫曼先進材(cai)料研(yan)究院(yuan)胡漢林副教授，深圳(zhen)職業技術學院(yuan)為論文第一(yi)(yi)完成(cheng)單位。

有(you)機(ji)(ji)(ji)-無機(ji)(ji)(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)礦太陽能電(dian)池(chi)，因其(qi)(qi)優(you)異的(de)(de)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換效率（經認(ren)證的(de)(de)單結小面積有(you)機(ji)(ji)(ji)-無機(ji)(ji)(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)礦太陽能電(dian)池(chi)效率已達25.5%）、較(jiao)低的(de)(de)成本(ben)以及(ji)優(you)良(liang)的(de)(de)力學柔性(xing)等(deng)特(te)點(dian)，在新能源領(ling)域(yu)展現(xian)出了(le)巨(ju)大的(de)(de)應用前景(jing)。而基于ABX3傳統三(san)維(wei)結構的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦材料由于自身的(de)(de)離子遷移(yi)，以及(ji)在外(wai)界光(guang)、熱(re)、水等(deng)因素下(xia)很容易被破壞，面臨著長(chang)期穩(wen)定性(xing)差(cha)的(de)(de)問題(ti)，嚴(yan)重制約了(le)其(qi)(qi)實際應用。科學工作(zuo)者創新地(di)通過鈣(gai)鈦(tai)礦量(liang)子阱(jing)(jing)修飾傳統的(de)(de)三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦方法來(lai)制備(bei)具有(you)量(liang)子阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦復合(he)結構的(de)(de)太陽能電(dian)池(chi)，使(shi)得(de)所(suo)制備(bei)的(de)(de)器件具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)耐(nai)輻照、耐(nai)高溫和(he)(he)耐(nai)濕度特(te)性(xing)。現(xian)有(you)的(de)(de)報道(dao)主(zhu)要集中在器件的(de)(de)效率和(he)(he)穩(wen)定性(xing)，但對于量(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)形成機(ji)(ji)(ji)理卻鮮有(you)報道(dao)，尤其(qi)(qi)是對在不同條件下(xia)的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦量(liang)子阱(jing)(jing)生長(chang)機(ji)(ji)(ji)理并不清楚。

為此(ci)，我(wo)校研(yan)究團隊(dui)采(cai)用高能(neng)(neng)同步(bu)輻(fu)射掠(lve)入射角(jiao)X射線(xian)衍(yan)射實時(shi)表征了在三(san)(san)(san)(san)維鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)表面通過(guo)旋涂長鏈(lian)(lian)有機銨鹽溶液(ye)法所(suo)制備鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱形(xing)成(cheng)過(guo)程，在了解鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)生長機理的(de)(de)前提(ti)下(xia)，研(yan)究了不同反(fan)應條件(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)相純(chun)度和取向有序(xu)性產生影響。該項(xiang)成(cheng)果從(cong)化學反(fan)應的(de)(de)機理上(shang)(shang)確定(ding)了與長鏈(lian)(lian)分(fen)子(zi)反(fan)應的(de)(de)反(fan)應物(wu)，明確了鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)形(xing)成(cheng)機理，探究了鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)調控與器(qi)件(jian)效(xiao)(xiao)率(lv)以及穩(wen)定(ding)性的(de)(de)本(ben)質聯(lian)系(xi)，并指出了有效(xiao)(xiao)的(de)(de)調控手(shou)段(duan)，建(jian)立(li)了量(liang)子(zi)阱/三(san)(san)(san)(san)維鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結構薄(bo)膜最基礎(chu)理論(lun)(lun)依(yi)據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優越的(de)(de)材料性能(neng)(neng)預示著理論(lun)(lun)上(shang)(shang)它具備打破(po)現有傳統光(guang)伏格局的(de)(de)能(neng)(neng)力，目前科研(yan)領(ling)域正在關注單(dan)結鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)電(dian)池(chi)的(de)(de)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)、穩(wen)定(ding)性和降低(di)鉛污染(ran)，有初創企業(ye)推出的(de)(de)單(dan)結組件(jian)能(neng)(neng)量(liang)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)已超過(guo)17%，接近多晶硅(gui)組件(jian)的(de)(de)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)，并且理論(lun)(lun)成(cheng)本(ben)更低(di)。本(ben)研(yan)究工作針對傳統三(san)(san)(san)(san)維鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)光(guang)伏器(qi)件(jian)穩(wen)定(ding)性差的(de)(de)特(te)點，從(cong)成(cheng)膜機理上(shang)(shang)提(ti)出了量(liang)子(zi)阱/三(san)(san)(san)(san)維鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結構的(de)(de)有效(xiao)(xiao)調控手(shou)段(duan)，有望從(cong)根本(ben)上(shang)(shang)提(ti)高器(qi)件(jian)的(de)(de)使用壽(shou)命，降低(di)器(qi)件(jian)的(de)(de)制備成(cheng)本(ben)，為工業(ye)化生高效(xiao)(xiao)穩(wen)定(ding)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能(neng)(neng)電(dian)池(chi)提(ti)供了新的(de)(de)技(ji)術途徑。

Advanced Materials是材料學(xue)科世界頂(ding)尖(jian)期(qi)刊(kan)，在國際(ji)材料領(ling)域享譽盛(sheng)名，當前影響因(yin)子27.39。該研究(jiu)工作受到國家自然(ran)科學(xue)基金委(wei)、深圳市科創委(wei)以及(ji)深圳職(zhi)業技術學(xue)院的資(zi)助。

（霍(huo)夫曼先進(jin)材料研(yan)究院）