近日，我校霍夫曼(man)先(xian)進材(cai)料(liao)(liao)研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)諾獎團(tuan)隊在利用高能同步輻射對鈣(gai)(gai)鈦礦量(liang)子阱的(de)(de)形成(cheng)機理(li)研(yan)究(jiu)(jiu)領(ling)域(yu)取(qu)得(de)重要進展(zhan)：研(yan)究(jiu)(jiu)團(tuan)隊采(cai)用高能掠入射角X射線衍射實時表征了在三維鈣(gai)(gai)鈦礦表面通過(guo)旋(xuan)涂(tu)長(chang)鏈有(you)機銨鹽溶液法所制備鈣(gai)(gai)鈦礦量(liang)子阱形成(cheng)過(guo)程，明確了與長(chang)鏈有(you)機銨分子發(fa)生(sheng)反(fan)應的(de)(de)反(fan)應物；并(bing)通過(guo)追(zhui)蹤反(fan)應產物在熱(re)退火前后的(de)(de)晶體結構演(yan)變(bian)，探究(jiu)(jiu)了鈣(gai)(gai)鈦礦量(liang)子阱形成(cheng)過(guo)程的(de)(de)具體路徑。這一(yi)研(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)果發(fa)表在材(cai)料(liao)(liao)領(ling)域(yu)國際頂(ding)尖(jian)期(qi)刊(kan)《先(xian)進材(cai)料(liao)(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文(wen)第(di)一(yi)作(zuo)者為霍夫曼(man)先(xian)進材(cai)料(liao)(liao)研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)胡漢林副教授，深圳職業技(ji)術學(xue)院(yuan)為論(lun)文(wen)第(di)一(yi)完成(cheng)單位。

有(you)(you)機(ji)-無機(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池，因(yin)其優異的(de)(de)光電(dian)(dian)(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)（經認(ren)證的(de)(de)單結小面積有(you)(you)機(ji)-無機(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池效(xiao)率(lv)已達25.5%）、較低的(de)(de)成本以(yi)(yi)及優良的(de)(de)力學(xue)柔(rou)性(xing)等特點，在新(xin)能(neng)源領(ling)域(yu)展(zhan)現出了巨大的(de)(de)應用前景(jing)。而基于(yu)ABX3傳統三維(wei)(wei)(wei)結構的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)材料(liao)由于(yu)自身(shen)的(de)(de)離子(zi)遷移(yi)，以(yi)(yi)及在外界光、熱(re)、水等因(yin)素下很容易被破壞(huai)，面臨著長期穩(wen)定性(xing)差的(de)(de)問題，嚴重制(zhi)(zhi)(zhi)約了其實(shi)際應用。科(ke)學(xue)工作者創新(xin)地通過鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)量子(zi)阱修飾傳統的(de)(de)三維(wei)(wei)(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)方法(fa)來制(zhi)(zhi)(zhi)備具有(you)(you)量子(zi)阱/三維(wei)(wei)(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)復合結構的(de)(de)太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)池，使得所制(zhi)(zhi)(zhi)備的(de)(de)器件具有(you)(you)良好的(de)(de)耐(nai)輻(fu)照、耐(nai)高溫和耐(nai)濕度特性(xing)。現有(you)(you)的(de)(de)報(bao)道主要集中在器件的(de)(de)效(xiao)率(lv)和穩(wen)定性(xing)，但(dan)對于(yu)量子(zi)阱的(de)(de)形成機(ji)理卻鮮有(you)(you)報(bao)道，尤其是(shi)對在不(bu)同條件下的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)量子(zi)阱生長機(ji)理并不(bu)清(qing)楚。

為此，我校研(yan)究團隊采用高(gao)(gao)能(neng)同步輻射(she)(she)掠入射(she)(she)角X射(she)(she)線衍射(she)(she)實時表征了(le)在三維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦表面通過旋涂(tu)長(chang)鏈有機(ji)(ji)銨鹽溶液法所制備(bei)(bei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦量(liang)子(zi)阱(jing)形成(cheng)過程，在了(le)解鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦生長(chang)機(ji)(ji)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)前提下(xia)，研(yan)究了(le)不同反(fan)(fan)應條件(jian)對鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦量(liang)子(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)純(chun)度和(he)取向(xiang)有序性(xing)產生影響。該項成(cheng)果從(cong)(cong)化學反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)理(li)(li)上(shang)確定了(le)與(yu)(yu)長(chang)鏈分子(zi)反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應物，明確了(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦量(liang)子(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)機(ji)(ji)理(li)(li)，探究了(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦量(liang)子(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)調(diao)控與(yu)(yu)器(qi)件(jian)效(xiao)(xiao)率(lv)以及穩(wen)定性(xing)的(de)(de)(de)(de)本質(zhi)聯系，并指出了(le)有效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)調(diao)控手段，建立了(le)量(liang)子(zi)阱(jing)/三維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦復合(he)結(jie)構(gou)薄膜最(zui)基礎理(li)(li)論依據。鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦優越的(de)(de)(de)(de)材料(liao)性(xing)能(neng)預示著(zhu)理(li)(li)論上(shang)它具備(bei)(bei)打破現有傳統光伏格(ge)局的(de)(de)(de)(de)能(neng)力，目前科研(yan)領域(yu)正在關注單結(jie)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦電池(chi)的(de)(de)(de)(de)轉換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)、穩(wen)定性(xing)和(he)降低鉛污(wu)染，有初創企(qi)業推出的(de)(de)(de)(de)單結(jie)組件(jian)能(neng)量(liang)轉換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)已超(chao)過17%，接(jie)近多(duo)晶硅(gui)組件(jian)的(de)(de)(de)(de)轉換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)，并且理(li)(li)論成(cheng)本更(geng)低。本研(yan)究工作針對傳統三維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦光伏器(qi)件(jian)穩(wen)定性(xing)差的(de)(de)(de)(de)特(te)點(dian)，從(cong)(cong)成(cheng)膜機(ji)(ji)理(li)(li)上(shang)提出了(le)量(liang)子(zi)阱(jing)/三維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦復合(he)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)(xiao)調(diao)控手段，有望從(cong)(cong)根本上(shang)提高(gao)(gao)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)使用壽命，降低器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)制備(bei)(bei)成(cheng)本，為工業化生高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)穩(wen)定鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦太陽能(neng)電池(chi)提供了(le)新的(de)(de)(de)(de)技術途(tu)徑(jing)。

Advanced Materials是材料學科(ke)(ke)世界頂尖(jian)期刊(kan)，在國(guo)際材料領域享譽盛名，當前影響因子(zi)27.39。該研究(jiu)工作受到國(guo)家(jia)自然科(ke)(ke)學基(ji)金委(wei)、深圳市科(ke)(ke)創委(wei)以及深圳職業(ye)技(ji)術學院的資助。

（霍夫曼先進材(cai)料研究院(yuan)）