近日，我校霍(huo)夫曼(man)先進(jin)(jin)材(cai)料研(yan)究(jiu)院諾獎團隊(dui)在利用高(gao)能同(tong)步輻射(she)對鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)子阱的(de)形(xing)成(cheng)機(ji)理研(yan)究(jiu)領域取得重要(yao)進(jin)(jin)展：研(yan)究(jiu)團隊(dui)采用高(gao)能掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表(biao)征了在三維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)表(biao)面通過旋涂長鏈有機(ji)銨(an)鹽溶液法所制(zhi)備鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)子阱形(xing)成(cheng)過程，明(ming)確了與長鏈有機(ji)銨(an)分子發(fa)生反應(ying)的(de)反應(ying)物(wu)；并通過追蹤(zong)反應(ying)產物(wu)在熱退火前后的(de)晶體(ti)結構(gou)演變，探(tan)究(jiu)了鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)子阱形(xing)成(cheng)過程的(de)具體(ti)路(lu)徑。這(zhe)一研(yan)究(jiu)成(cheng)果發(fa)表(biao)在材(cai)料領域國際(ji)頂(ding)尖期刊(kan)《先進(jin)(jin)材(cai)料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一作者為(wei)霍(huo)夫曼(man)先進(jin)(jin)材(cai)料研(yan)究(jiu)院胡漢林副(fu)教授，深圳職業技(ji)術(shu)學院為(wei)論(lun)文第一完(wan)成(cheng)單位。

有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化(hua)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)(chi)，因(yin)其(qi)優(you)異的(de)(de)(de)光電(dian)轉換效率（經認證的(de)(de)(de)單結(jie)小(xiao)面(mian)積有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化(hua)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)(chi)效率已達25.5%）、較低(di)的(de)(de)(de)成(cheng)本以及優(you)良的(de)(de)(de)力(li)學柔性(xing)(xing)等(deng)特點，在(zai)(zai)新(xin)能(neng)源領域展現(xian)出了(le)巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)應用前景。而基于(yu)ABX3傳統三維(wei)結(jie)構的(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)材料由于(yu)自身的(de)(de)(de)離子(zi)(zi)遷移，以及在(zai)(zai)外界光、熱、水等(deng)因(yin)素下(xia)很容易(yi)被破(po)壞，面(mian)臨著(zhu)長期穩(wen)定性(xing)(xing)差的(de)(de)(de)問題，嚴(yan)重制約了(le)其(qi)實際(ji)應用。科(ke)學工作者創新(xin)地通過鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)修飾傳統的(de)(de)(de)三維(wei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)方法(fa)來制備具(ju)有(you)量子(zi)(zi)阱(jing)/三維(wei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)(chi)，使得所制備的(de)(de)(de)器(qi)件具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)輻照(zhao)、耐(nai)高(gao)溫(wen)和耐(nai)濕度特性(xing)(xing)。現(xian)有(you)的(de)(de)(de)報(bao)道主(zhu)要集中(zhong)在(zai)(zai)器(qi)件的(de)(de)(de)效率和穩(wen)定性(xing)(xing)，但對(dui)于(yu)量子(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)形成(cheng)機(ji)理(li)(li)卻鮮有(you)報(bao)道，尤其(qi)是對(dui)在(zai)(zai)不(bu)同條(tiao)件下(xia)的(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)生長機(ji)理(li)(li)并不(bu)清(qing)楚。

為此，我校研究(jiu)團隊采(cai)用高(gao)能同(tong)步輻射掠(lve)入射角X射線衍射實時表(biao)征了(le)(le)在三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)表(biao)面通(tong)過(guo)旋涂長(chang)鏈(lian)有(you)(you)機(ji)銨(an)鹽溶(rong)液(ye)法所(suo)制備(bei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)形(xing)成過(guo)程，在了(le)(le)解(jie)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)生長(chang)機(ji)理的(de)(de)(de)前提(ti)下，研究(jiu)了(le)(le)不(bu)同(tong)反應條件(jian)對鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)相純度和(he)取向(xiang)有(you)(you)序性產(chan)生影(ying)響。該(gai)項成果從(cong)(cong)化(hua)學反應的(de)(de)(de)機(ji)理上(shang)確(que)定(ding)(ding)了(le)(le)與長(chang)鏈(lian)分子(zi)(zi)(zi)反應的(de)(de)(de)反應物，明確(que)了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)形(xing)成機(ji)理，探究(jiu)了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)調(diao)(diao)控與器件(jian)效率(lv)(lv)以及穩(wen)定(ding)(ding)性的(de)(de)(de)本(ben)(ben)質聯系，并指出(chu)了(le)(le)有(you)(you)效的(de)(de)(de)調(diao)(diao)控手段(duan)，建立了(le)(le)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)/三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構薄膜(mo)(mo)最基礎(chu)理論依據。鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)優越(yue)的(de)(de)(de)材料性能預(yu)示著理論上(shang)它具備(bei)打(da)破現有(you)(you)傳統(tong)光伏格局的(de)(de)(de)能力(li)，目前科研領域正在關注單結(jie)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)電池的(de)(de)(de)轉換(huan)效率(lv)(lv)、穩(wen)定(ding)(ding)性和(he)降低鉛污染(ran)，有(you)(you)初創企業推(tui)出(chu)的(de)(de)(de)單結(jie)組(zu)(zu)件(jian)能量轉換(huan)效率(lv)(lv)已超過(guo)17%，接近多晶(jing)硅組(zu)(zu)件(jian)的(de)(de)(de)轉換(huan)效率(lv)(lv)，并且理論成本(ben)(ben)更低。本(ben)(ben)研究(jiu)工(gong)作針對傳統(tong)三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)光伏器件(jian)穩(wen)定(ding)(ding)性差的(de)(de)(de)特點，從(cong)(cong)成膜(mo)(mo)機(ji)理上(shang)提(ti)出(chu)了(le)(le)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)/三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構的(de)(de)(de)有(you)(you)效調(diao)(diao)控手段(duan)，有(you)(you)望從(cong)(cong)根本(ben)(ben)上(shang)提(ti)高(gao)器件(jian)的(de)(de)(de)使用壽命，降低器件(jian)的(de)(de)(de)制備(bei)成本(ben)(ben)，為工(gong)業化(hua)生高(gao)效穩(wen)定(ding)(ding)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)能電池提(ti)供了(le)(le)新的(de)(de)(de)技術途徑(jing)。

Advanced Materials是材料(liao)學(xue)科世(shi)界(jie)頂尖期(qi)刊，在國際材料(liao)領域享譽盛(sheng)名，當前影(ying)響(xiang)因子27.39。該研究工(gong)作受到國家自然科學(xue)基金委(wei)、深(shen)圳市科創委(wei)以及深(shen)圳職(zhi)業(ye)技術學(xue)院的資助。

（霍夫曼先進材料研(yan)究院）