近日，我校(xiao)霍夫曼(man)先進材料研究(jiu)院(yuan)諾獎團隊在利用高能同步輻(fu)射(she)(she)對鈣(gai)鈦礦(kuang)量子(zi)阱的(de)形(xing)(xing)成(cheng)機理(li)研究(jiu)領域(yu)取得重(zhong)要進展：研究(jiu)團隊采用高能掠入射(she)(she)角X射(she)(she)線(xian)衍射(she)(she)實時表征了在三維(wei)鈣(gai)鈦礦(kuang)表面通過旋涂長鏈(lian)有機銨鹽溶(rong)液法所制備(bei)鈣(gai)鈦礦(kuang)量子(zi)阱形(xing)(xing)成(cheng)過程，明確了與長鏈(lian)有機銨分子(zi)發生反(fan)(fan)應(ying)的(de)反(fan)(fan)應(ying)物(wu)；并通過追蹤反(fan)(fan)應(ying)產物(wu)在熱退火前后的(de)晶(jing)體(ti)結構演變，探究(jiu)了鈣(gai)鈦礦(kuang)量子(zi)阱形(xing)(xing)成(cheng)過程的(de)具體(ti)路(lu)徑。這一(yi)研究(jiu)成(cheng)果發表在材料領域(yu)國(guo)際頂尖期(qi)刊《先進材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文第(di)一(yi)作(zuo)者為(wei)霍夫曼(man)先進材料研究(jiu)院(yuan)胡漢林副教(jiao)授，深圳職業技術學院(yuan)為(wei)論文第(di)一(yi)完成(cheng)單位。

有(you)(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池，因其優(you)異(yi)的(de)(de)光(guang)電(dian)轉換效率（經認證(zheng)的(de)(de)單結(jie)(jie)小面(mian)積有(you)(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池效率已達25.5%）、較低的(de)(de)成本(ben)以(yi)及優(you)良的(de)(de)力學柔性(xing)(xing)等特點，在新(xin)能(neng)源領域展現出了(le)(le)巨大的(de)(de)應用前(qian)景。而基于ABX3傳(chuan)統三維(wei)結(jie)(jie)構的(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)材料由于自(zi)身的(de)(de)離子(zi)(zi)遷移，以(yi)及在外界光(guang)、熱、水(shui)等因素(su)下(xia)很容易被(bei)破壞，面(mian)臨(lin)著長期穩定(ding)性(xing)(xing)差的(de)(de)問(wen)題，嚴(yan)重制約了(le)(le)其實際應用。科(ke)學工作(zuo)者創新(xin)地通過鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)修飾傳(chuan)統的(de)(de)三維(wei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)方法來制備具(ju)有(you)(you)量子(zi)(zi)阱(jing)/三維(wei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復合結(jie)(jie)構的(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池，使得(de)所制備的(de)(de)器件具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)耐(nai)(nai)輻(fu)照、耐(nai)(nai)高溫和耐(nai)(nai)濕度特性(xing)(xing)。現有(you)(you)的(de)(de)報道主要集(ji)中在器件的(de)(de)效率和穩定(ding)性(xing)(xing)，但(dan)對于量子(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)形成機(ji)理(li)(li)卻(que)鮮有(you)(you)報道，尤其是對在不(bu)同條(tiao)件下(xia)的(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(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(yan)究(jiu)團隊采用高(gao)(gao)能(neng)(neng)同步輻射掠入射角(jiao)X射線衍(yan)射實時表征了(le)(le)(le)(le)在三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)表面通過旋涂(tu)長鏈有(you)機銨(an)鹽溶液法所(suo)制備鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)形成(cheng)(cheng)過程(cheng)，在了(le)(le)(le)(le)解鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)生長機理(li)(li)的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下，研(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)(le)不同反應(ying)條件(jian)(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)相純度和取向有(you)序性(xing)(xing)產生影響。該項成(cheng)(cheng)果從化學(xue)反應(ying)的(de)(de)(de)機理(li)(li)上確定(ding)了(le)(le)(le)(le)與長鏈分子(zi)(zi)(zi)反應(ying)的(de)(de)(de)反應(ying)物，明確了(le)(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)機理(li)(li)，探究(jiu)了(le)(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)與器(qi)件(jian)(jian)效(xiao)率(lv)以及穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)本(ben)(ben)質(zhi)聯系，并指(zhi)出了(le)(le)(le)(le)有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)手段(duan)，建(jian)立(li)了(le)(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復(fu)合結構(gou)薄膜(mo)最基礎(chu)理(li)(li)論依(yi)據。鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優(you)越(yue)的(de)(de)(de)材料性(xing)(xing)能(neng)(neng)預示著理(li)(li)論上它具備打破(po)現有(you)傳(chuan)統光伏(fu)格(ge)局的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力，目(mu)前(qian)科研(yan)領域正在關注單結鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)效(xiao)率(lv)、穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)和降低(di)鉛污染，有(you)初創企業(ye)推出的(de)(de)(de)單結組件(jian)(jian)能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)效(xiao)率(lv)已超過17%，接近多晶硅(gui)組件(jian)(jian)的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)效(xiao)率(lv)，并且理(li)(li)論成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)更低(di)。本(ben)(ben)研(yan)究(jiu)工作(zuo)針(zhen)對傳(chuan)統三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)光伏(fu)器(qi)件(jian)(jian)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)差的(de)(de)(de)特點，從成(cheng)(cheng)膜(mo)機理(li)(li)上提(ti)出了(le)(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復(fu)合結構(gou)的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)調(diao)控(kong)手段(duan)，有(you)望從根本(ben)(ben)上提(ti)高(gao)(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)制備成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，為工業(ye)化生高(gao)(gao)效(xiao)穩(wen)定(ding)鈣(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能(neng)(neng)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)了(le)(le)(le)(le)新的(de)(de)(de)技術途(tu)徑。

Advanced Materials是材料學科世界頂尖(jian)期(qi)刊，在國際材料領(ling)域(yu)享譽盛名，當(dang)前影響因子27.39。該研究工作受到(dao)國家自然科學基金委、深(shen)圳市科創委以及深(shen)圳職(zhi)業技術學院(yuan)的資助。

（霍夫曼先進材料研究院）