近日，我校霍夫(fu)(fu)曼(man)先進材(cai)(cai)料(liao)研究院(yuan)諾獎團隊在利用(yong)高(gao)能同(tong)步輻射對鈣鈦礦(kuang)量子阱的(de)(de)形成(cheng)(cheng)機理研究領域(yu)取得重要(yao)進展：研究團隊采用(yong)高(gao)能掠入射角X射線衍射實時表征了在三維鈣鈦礦(kuang)表面(mian)通過(guo)(guo)旋涂(tu)長鏈(lian)有(you)機銨(an)鹽溶液法所制(zhi)備鈣鈦礦(kuang)量子阱形成(cheng)(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)，明確了與(yu)長鏈(lian)有(you)機銨(an)分子發生反應的(de)(de)反應物；并通過(guo)(guo)追(zhui)蹤反應產(chan)物在熱退火前后的(de)(de)晶體(ti)結(jie)構演變，探究了鈣鈦礦(kuang)量子阱形成(cheng)(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)具體(ti)路徑。這一研究成(cheng)(cheng)果(guo)發表在材(cai)(cai)料(liao)領域(yu)國際(ji)頂尖(jian)期刊《先進材(cai)(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第(di)一作(zuo)者為(wei)霍夫(fu)(fu)曼(man)先進材(cai)(cai)料(liao)研究院(yuan)胡(hu)漢林副教授，深圳職(zhi)業(ye)技(ji)術學(xue)院(yuan)為(wei)論(lun)文第(di)一完成(cheng)(cheng)單位。

有(you)(you)機(ji)(ji)-無(wu)機(ji)(ji)雜(za)化鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能電(dian)池(chi)，因其優異的(de)(de)光(guang)電(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)（經認證的(de)(de)單結小面積有(you)(you)機(ji)(ji)-無(wu)機(ji)(ji)雜(za)化鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能電(dian)池(chi)效(xiao)率(lv)已達(da)25.5%）、較低的(de)(de)成本以及優良的(de)(de)力學(xue)柔性等特(te)點，在新(xin)能源領域展現出了巨(ju)大的(de)(de)應用前景。而基于(yu)(yu)ABX3傳(chuan)統三(san)(san)維(wei)結構(gou)的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)材料(liao)由于(yu)(yu)自身的(de)(de)離子遷(qian)移，以及在外界光(guang)、熱、水等因素下很容易被破壞，面臨著長(chang)期穩定(ding)性差的(de)(de)問題，嚴重制(zhi)約了其實際應用。科學(xue)工作者(zhe)創新(xin)地通過鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子阱(jing)(jing)修飾傳(chuan)統的(de)(de)三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)方法來制(zhi)備(bei)具(ju)有(you)(you)量(liang)子阱(jing)(jing)/三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合結構(gou)的(de)(de)太陽(yang)能電(dian)池(chi)，使(shi)得所(suo)制(zhi)備(bei)的(de)(de)器件具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)耐輻(fu)照、耐高溫(wen)和(he)耐濕度特(te)性。現有(you)(you)的(de)(de)報道(dao)主要集中在器件的(de)(de)效(xiao)率(lv)和(he)穩定(ding)性，但對于(yu)(yu)量(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)形成機(ji)(ji)理(li)卻(que)鮮有(you)(you)報道(dao)，尤其是對在不(bu)同條件下的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子阱(jing)(jing)生長(chang)機(ji)(ji)理(li)并不(bu)清楚。

為(wei)此，我(wo)校(xiao)研(yan)究(jiu)團隊采(cai)用高(gao)能(neng)(neng)同(tong)步輻射掠入射角X射線衍射實時表征了(le)(le)(le)在(zai)三(san)(san)維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)表面通過旋涂長(chang)(chang)鏈有機銨鹽溶液法所制備(bei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱形成過程，在(zai)了(le)(le)(le)解(jie)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)生長(chang)(chang)機理的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下，研(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)不(bu)同(tong)反(fan)應(ying)條(tiao)件(jian)(jian)對(dui)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)相純度和取向有序(xu)性產生影響。該項成果從化學(xue)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)機理上確(que)定(ding)(ding)(ding)了(le)(le)(le)與長(chang)(chang)鏈分子(zi)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)物(wu)，明(ming)確(que)了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)形成機理，探究(jiu)了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)與器(qi)件(jian)(jian)效率以及(ji)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性的(de)(de)(de)本(ben)質聯系，并(bing)指出(chu)了(le)(le)(le)有效的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)手(shou)段，建立了(le)(le)(le)量(liang)子(zi)阱/三(san)(san)維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)(jie)構薄膜最基礎(chu)理論(lun)(lun)依據(ju)。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)性能(neng)(neng)預示著(zhu)理論(lun)(lun)上它具備(bei)打破現有傳統光伏(fu)(fu)格局的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力，目(mu)前(qian)科研(yan)領域正在(zai)關注單(dan)(dan)結(jie)(jie)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)電池的(de)(de)(de)轉(zhuan)換(huan)(huan)效率、穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性和降低(di)鉛污染，有初創企業推出(chu)的(de)(de)(de)單(dan)(dan)結(jie)(jie)組件(jian)(jian)能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)(huan)效率已超過17%，接近多晶硅組件(jian)(jian)的(de)(de)(de)轉(zhuan)換(huan)(huan)效率，并(bing)且理論(lun)(lun)成本(ben)更低(di)。本(ben)研(yan)究(jiu)工作針對(dui)傳統三(san)(san)維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)光伏(fu)(fu)器(qi)件(jian)(jian)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性差的(de)(de)(de)特點，從成膜機理上提(ti)出(chu)了(le)(le)(le)量(liang)子(zi)阱/三(san)(san)維(wei)(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)有效調(diao)控(kong)手(shou)段，有望從根本(ben)上提(ti)高(gao)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)使用壽命，降低(di)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)制備(bei)成本(ben)，為(wei)工業化生高(gao)效穩(wen)定(ding)(ding)(ding)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能(neng)(neng)電池提(ti)供了(le)(le)(le)新的(de)(de)(de)技術(shu)途徑。

Advanced Materials是材料學科(ke)世界(jie)頂(ding)尖期刊，在(zai)國(guo)(guo)際材料領域享譽(yu)盛名(ming)，當前影(ying)響因子27.39。該研究工作受到國(guo)(guo)家(jia)自然科(ke)學基金委、深圳市科(ke)創委以及(ji)深圳職業技術學院的資助(zhu)。

（霍夫曼先進材料研究院）