近日，我校霍夫曼(man)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研(yan)(yan)究(jiu)院(yuan)諾獎(jiang)團隊在利用高(gao)能同步輻(fu)射(she)(she)對鈣鈦礦量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)機(ji)理研(yan)(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)取得重要進(jin)展：研(yan)(yan)究(jiu)團隊采用高(gao)能掠(lve)入射(she)(she)角X射(she)(she)線衍射(she)(she)實時表征了(le)(le)在三維鈣鈦礦表面通過(guo)(guo)旋(xuan)涂長鏈有機(ji)銨鹽溶液(ye)法所制備鈣鈦礦量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，明確(que)了(le)(le)與長鏈有機(ji)銨分子(zi)(zi)發生(sheng)反(fan)應(ying)的(de)(de)反(fan)應(ying)物；并通過(guo)(guo)追蹤反(fan)應(ying)產物在熱退(tui)火前后(hou)的(de)(de)晶體結構(gou)演變，探究(jiu)了(le)(le)鈣鈦礦量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)具(ju)體路徑。這一研(yan)(yan)究(jiu)成(cheng)果發表在材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)國(guo)際頂尖(jian)期刊《先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)(lun)文第(di)一作者為霍夫曼(man)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研(yan)(yan)究(jiu)院(yuan)胡漢林副教授，深圳職(zhi)業技術學(xue)院(yuan)為論(lun)(lun)文第(di)一完成(cheng)單位。

有(you)(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜(za)化(hua)鈣鈦礦(kuang)太陽(yang)(yang)能電池(chi)，因(yin)其優異的(de)(de)(de)(de)光(guang)電轉換效率(lv)（經認證的(de)(de)(de)(de)單結(jie)小面積(ji)有(you)(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜(za)化(hua)鈣鈦礦(kuang)太陽(yang)(yang)能電池(chi)效率(lv)已達25.5%）、較低(di)的(de)(de)(de)(de)成本以(yi)(yi)及(ji)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)力學(xue)柔性(xing)等特(te)點，在新能源領域展(zhan)現出了巨大的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前(qian)景。而基于(yu)ABX3傳(chuan)統(tong)(tong)三(san)維結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)材料由于(yu)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)遷移(yi)，以(yi)(yi)及(ji)在外界光(guang)、熱、水等因(yin)素下很(hen)容易被破壞，面臨著長期(qi)穩(wen)定性(xing)差的(de)(de)(de)(de)問題，嚴重制(zhi)(zhi)約了其實際應(ying)用(yong)。科學(xue)工作者創新地(di)通過鈣鈦礦(kuang)量(liang)子(zi)阱修飾(shi)傳(chuan)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)三(san)維鈣鈦礦(kuang)方法(fa)來(lai)制(zhi)(zhi)備(bei)具有(you)(you)量(liang)子(zi)阱/三(san)維鈣鈦礦(kuang)復合結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)太陽(yang)(yang)能電池(chi)，使得所制(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)器件具有(you)(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐輻(fu)照、耐高(gao)溫和耐濕(shi)度特(te)性(xing)。現有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)報(bao)道主要集中在器件的(de)(de)(de)(de)效率(lv)和穩(wen)定性(xing)，但對于(yu)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)(de)(de)形(xing)成機(ji)理(li)卻鮮有(you)(you)報(bao)道，尤其是對在不同條件下的(de)(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)量(liang)子(zi)阱生長機(ji)理(li)并不清楚(chu)。

為此，我(wo)校研究團(tuan)隊采用高能同(tong)步輻(fu)射掠入射角X射線衍射實時表征(zheng)了(le)在三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)表面通過旋涂(tu)長(chang)(chang)鏈有(you)(you)機(ji)銨鹽(yan)溶液法(fa)所制(zhi)(zhi)備鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)形(xing)成過程，在了(le)解(jie)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)生長(chang)(chang)機(ji)理(li)(li)的(de)(de)前提(ti)下(xia)，研究了(le)不同(tong)反(fan)(fan)應(ying)條(tiao)件(jian)對(dui)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)相純(chun)度(du)和(he)取向有(you)(you)序性產生影響(xiang)。該項成果從(cong)化學反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)機(ji)理(li)(li)上(shang)確(que)定(ding)了(le)與(yu)長(chang)(chang)鏈分(fen)子反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)物(wu)，明確(que)了(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)形(xing)成機(ji)理(li)(li)，探(tan)究了(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)調(diao)控與(yu)器(qi)件(jian)效(xiao)(xiao)率以及穩定(ding)性的(de)(de)本(ben)(ben)質(zhi)聯系，并(bing)指出了(le)有(you)(you)效(xiao)(xiao)的(de)(de)調(diao)控手段(duan)，建立了(le)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)復合結(jie)(jie)構薄膜最基礎理(li)(li)論依據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)優越的(de)(de)材料性能預示著(zhu)理(li)(li)論上(shang)它具備打破現有(you)(you)傳統光伏格局的(de)(de)能力，目前科研領域正在關注(zhu)單結(jie)(jie)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)電池(chi)的(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)率、穩定(ding)性和(he)降低鉛污染，有(you)(you)初創企(qi)業推出的(de)(de)單結(jie)(jie)組件(jian)能量(liang)(liang)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)率已超過17%，接近(jin)多晶硅組件(jian)的(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)率，并(bing)且理(li)(li)論成本(ben)(ben)更低。本(ben)(ben)研究工(gong)作針對(dui)傳統三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)光伏器(qi)件(jian)穩定(ding)性差的(de)(de)特點，從(cong)成膜機(ji)理(li)(li)上(shang)提(ti)出了(le)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)復合結(jie)(jie)構的(de)(de)有(you)(you)效(xiao)(xiao)調(diao)控手段(duan)，有(you)(you)望從(cong)根本(ben)(ben)上(shang)提(ti)高器(qi)件(jian)的(de)(de)使用壽命(ming)，降低器(qi)件(jian)的(de)(de)制(zhi)(zhi)備成本(ben)(ben)，為工(gong)業化生高效(xiao)(xiao)穩定(ding)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電池(chi)提(ti)供(gong)了(le)新的(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材料學(xue)科(ke)世界頂尖期刊，在國際材料領域(yu)享(xiang)譽盛名，當(dang)前影(ying)響因子(zi)27.39。該研究(jiu)工作受到國家(jia)自然科(ke)學(xue)基金委、深圳市科(ke)創委以及深圳職(zhi)業(ye)技術學(xue)院(yuan)的資(zi)助。

（霍夫曼先進(jin)材料研究院）