近日(ri)，我校(xiao)霍夫曼(man)(man)先進(jin)材(cai)料(liao)(liao)(liao)研(yan)(yan)究院(yuan)(yuan)諾獎團隊在利用高(gao)能(neng)同步輻射對鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱的形成(cheng)機(ji)理研(yan)(yan)究領域(yu)取得重(zhong)要進(jin)展(zhan)：研(yan)(yan)究團隊采用高(gao)能(neng)掠(lve)入射角X射線衍射實時表(biao)征(zheng)了(le)(le)(le)在三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)表(biao)面(mian)通過(guo)旋涂(tu)長鏈(lian)有(you)機(ji)銨鹽溶液法所制備(bei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱形成(cheng)過(guo)程，明確了(le)(le)(le)與長鏈(lian)有(you)機(ji)銨分子(zi)(zi)發(fa)生反(fan)應(ying)的反(fan)應(ying)物；并通過(guo)追蹤反(fan)應(ying)產物在熱退火前后的晶體(ti)結構演變(bian)，探究了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱形成(cheng)過(guo)程的具體(ti)路徑。這一(yi)研(yan)(yan)究成(cheng)果發(fa)表(biao)在材(cai)料(liao)(liao)(liao)領域(yu)國(guo)際頂尖(jian)期(qi)刊(kan)《先進(jin)材(cai)料(liao)(liao)(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文第一(yi)作(zuo)者為霍夫曼(man)(man)先進(jin)材(cai)料(liao)(liao)(liao)研(yan)(yan)究院(yuan)(yuan)胡漢(han)林(lin)副教(jiao)授，深圳職(zhi)業技(ji)術學院(yuan)(yuan)為論文第一(yi)完成(cheng)單(dan)位。

有(you)(you)機-無機雜化鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，因其(qi)(qi)(qi)優異的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)轉換(huan)效(xiao)率（經認證的(de)(de)(de)(de)單結小面積有(you)(you)機-無機雜化鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)效(xiao)率已達25.5%）、較低(di)的(de)(de)(de)(de)成本(ben)以及(ji)優良的(de)(de)(de)(de)力學(xue)柔性(xing)等特點，在新能源(yuan)領域展現出(chu)了巨大的(de)(de)(de)(de)應用前景。而基(ji)于ABX3傳統(tong)三維結構(gou)的(de)(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)材(cai)料(liao)由于自身(shen)的(de)(de)(de)(de)離子(zi)遷移，以及(ji)在外界光(guang)(guang)、熱(re)、水(shui)等因素下很(hen)容(rong)易被(bei)破壞，面臨(lin)著長(chang)期(qi)穩(wen)定性(xing)差的(de)(de)(de)(de)問題，嚴重制約(yue)了其(qi)(qi)(qi)實際應用。科學(xue)工(gong)作者(zhe)創新地通(tong)過(guo)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)阱(jing)(jing)修飾(shi)傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)三維鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)方法來(lai)制備具有(you)(you)量(liang)(liang)子(zi)阱(jing)(jing)/三維鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合結構(gou)的(de)(de)(de)(de)太陽能電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，使得(de)所(suo)制備的(de)(de)(de)(de)器(qi)件(jian)具有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐輻照、耐高溫和(he)耐濕度特性(xing)。現有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)報(bao)道(dao)主要集(ji)中(zhong)在器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率和(he)穩(wen)定性(xing)，但對(dui)于量(liang)(liang)子(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)形成機理卻鮮(xian)有(you)(you)報(bao)道(dao)，尤其(qi)(qi)(qi)是對(dui)在不同條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)阱(jing)(jing)生長(chang)機理并不清(qing)楚(chu)。

為此，我校研(yan)(yan)(yan)(yan)究團隊采用高能(neng)同(tong)步(bu)輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表征了(le)(le)(le)在(zai)三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)表面通過旋(xuan)涂長鏈有機(ji)(ji)銨鹽溶液法(fa)所制備(bei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱形成(cheng)過程，在(zai)了(le)(le)(le)解(jie)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)生長機(ji)(ji)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下(xia)，研(yan)(yan)(yan)(yan)究了(le)(le)(le)不同(tong)反應(ying)(ying)條件對鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)相純度和取向有序(xu)性(xing)產(chan)生影響。該項成(cheng)果從化學反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)上確定了(le)(le)(le)與(yu)長鏈分子(zi)(zi)反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)物，明(ming)確了(le)(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)，探究了(le)(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控(kong)與(yu)器件效(xiao)率(lv)以(yi)及穩定性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質聯系，并指(zhi)出(chu)了(le)(le)(le)有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控(kong)手段(duan)，建立了(le)(le)(le)量子(zi)(zi)阱/三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合結(jie)構(gou)薄膜最基礎理(li)(li)(li)論(lun)依據。鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)性(xing)能(neng)預示著理(li)(li)(li)論(lun)上它具(ju)備(bei)打(da)破現有傳統(tong)光伏(fu)格局的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力，目前(qian)科(ke)研(yan)(yan)(yan)(yan)領域正在(zai)關注(zhu)單結(jie)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)電池的(de)(de)(de)(de)(de)轉換(huan)效(xiao)率(lv)、穩定性(xing)和降低鉛污染，有初創(chuang)企業(ye)推出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)單結(jie)組件能(neng)量轉換(huan)效(xiao)率(lv)已超過17%，接近多晶(jing)硅組件的(de)(de)(de)(de)(de)轉換(huan)效(xiao)率(lv)，并且理(li)(li)(li)論(lun)成(cheng)本(ben)更(geng)低。本(ben)研(yan)(yan)(yan)(yan)究工作針對傳統(tong)三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)光伏(fu)器件穩定性(xing)差的(de)(de)(de)(de)(de)特點，從成(cheng)膜機(ji)(ji)理(li)(li)(li)上提(ti)出(chu)了(le)(le)(le)量子(zi)(zi)阱/三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)有效(xiao)調(diao)控(kong)手段(duan)，有望從根本(ben)上提(ti)高器件的(de)(de)(de)(de)(de)使用壽命，降低器件的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)成(cheng)本(ben)，為工業(ye)化生高效(xiao)穩定鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能(neng)電池提(ti)供(gong)了(le)(le)(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材(cai)料學(xue)科(ke)世界頂尖期刊，在(zai)國際(ji)材(cai)料領域享(xiang)譽(yu)盛名，當前影(ying)響因子27.39。該研究工作(zuo)受(shou)到國家自然科(ke)學(xue)基金委(wei)(wei)、深(shen)(shen)圳市科(ke)創委(wei)(wei)以及深(shen)(shen)圳職(zhi)業技術學(xue)院(yuan)的資(zi)助。

（霍夫曼先進(jin)材料(liao)研究院）