近(jin)日，我校霍(huo)夫(fu)曼先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)(yuan)諾獎團(tuan)隊在利用(yong)高能同步(bu)輻射對(dui)鈣(gai)鈦礦(kuang)量子(zi)阱(jing)的形(xing)成機理(li)研(yan)究(jiu)(jiu)領(ling)域取(qu)得重要(yao)進(jin)展：研(yan)究(jiu)(jiu)團(tuan)隊采(cai)用(yong)高能掠入射角(jiao)X射線衍射實時(shi)表征了在三(san)維鈣(gai)鈦礦(kuang)表面通(tong)過(guo)旋涂長鏈有機銨鹽溶液法所(suo)制備鈣(gai)鈦礦(kuang)量子(zi)阱(jing)形(xing)成過(guo)程，明確(que)了與長鏈有機銨分子(zi)發生反應的反應物(wu)；并通(tong)過(guo)追蹤反應產物(wu)在熱退火前(qian)后(hou)的晶體結構演變(bian)，探(tan)究(jiu)(jiu)了鈣(gai)鈦礦(kuang)量子(zi)阱(jing)形(xing)成過(guo)程的具體路徑。這(zhe)一(yi)(yi)研(yan)究(jiu)(jiu)成果發表在材(cai)料(liao)領(ling)域國際頂尖(jian)期刊《先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上(shang)，論文(wen)第一(yi)(yi)作者為霍(huo)夫(fu)曼先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)(yuan)胡(hu)漢(han)林副教(jiao)授，深圳(zhen)職業技(ji)術學(xue)院(yuan)(yuan)為論文(wen)第一(yi)(yi)完成單位。

有(you)(you)機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)能電池(chi)(chi)，因其(qi)(qi)(qi)優異的(de)(de)光(guang)電轉換效(xiao)率（經認證(zheng)的(de)(de)單結小面積有(you)(you)機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)能電池(chi)(chi)效(xiao)率已達25.5%）、較低的(de)(de)成本以及優良的(de)(de)力學(xue)柔(rou)性等(deng)(deng)特點(dian)，在(zai)新能源領域展現出了巨大(da)的(de)(de)應(ying)用(yong)前景。而基于(yu)ABX3傳統(tong)三維(wei)(wei)結構的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)材料由于(yu)自(zi)身的(de)(de)離子(zi)遷移，以及在(zai)外(wai)界(jie)光(guang)、熱、水等(deng)(deng)因素(su)下(xia)很(hen)容(rong)易被破壞(huai)，面臨(lin)著(zhu)長期(qi)穩定性差的(de)(de)問題，嚴重(zhong)制約(yue)了其(qi)(qi)(qi)實際(ji)應(ying)用(yong)。科學(xue)工(gong)作(zuo)者創(chuang)新地通過鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)修飾傳統(tong)的(de)(de)三維(wei)(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)方法(fa)來制備(bei)具(ju)有(you)(you)量子(zi)阱(jing)/三維(wei)(wei)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合結構的(de)(de)太(tai)陽(yang)能電池(chi)(chi)，使得所制備(bei)的(de)(de)器件(jian)具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)耐輻照(zhao)、耐高溫和耐濕度特性。現有(you)(you)的(de)(de)報(bao)道(dao)(dao)主要集(ji)中在(zai)器件(jian)的(de)(de)效(xiao)率和穩定性，但對(dui)于(yu)量子(zi)阱(jing)的(de)(de)形成機(ji)(ji)理卻鮮有(you)(you)報(bao)道(dao)(dao)，尤其(qi)(qi)(qi)是對(dui)在(zai)不(bu)同條件(jian)下(xia)的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)生長機(ji)(ji)理并不(bu)清楚。

為(wei)此，我(wo)校研(yan)究團隊采用高能同(tong)步(bu)輻射(she)掠(lve)入射(she)角X射(she)線衍射(she)實(shi)時(shi)表(biao)征了(le)在三(san)(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)表(biao)面通過(guo)旋涂長鏈有(you)(you)機銨鹽溶液法所(suo)制備(bei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)量子阱形(xing)成(cheng)過(guo)程，在了(le)解(jie)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)生長機理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)(ti)下，研(yan)究了(le)不同(tong)反(fan)應條件對(dui)(dui)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)量子阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相純度和取向有(you)(you)序性(xing)產生影響。該項成(cheng)果從(cong)化(hua)(hua)學反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機理(li)(li)(li)上確(que)定(ding)了(le)與長鏈分子反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應物，明確(que)了(le)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)量子阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)機理(li)(li)(li)，探究了(le)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)量子阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)(kong)與器(qi)件效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)以及穩定(ding)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)(ben)質聯(lian)系，并指出(chu)(chu)了(le)有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)(kong)手段，建(jian)立了(le)量子阱/三(san)(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)復(fu)合(he)結(jie)構(gou)薄(bo)膜最基礎(chu)理(li)(li)(li)論(lun)依據。鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)優越的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料性(xing)能預示(shi)著理(li)(li)(li)論(lun)上它具備(bei)打破現有(you)(you)傳統(tong)光(guang)伏格(ge)局的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)，目前科研(yan)領域正在關(guan)注單(dan)(dan)結(jie)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)電(dian)池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)、穩定(ding)性(xing)和降低鉛污染，有(you)(you)初創企業推出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)結(jie)組件能量轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)已(yi)超過(guo)17%，接近多(duo)晶硅(gui)組件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，并且(qie)理(li)(li)(li)論(lun)成(cheng)本(ben)(ben)更低。本(ben)(ben)研(yan)究工(gong)作(zuo)針(zhen)對(dui)(dui)傳統(tong)三(san)(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)光(guang)伏器(qi)件穩定(ding)性(xing)差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點，從(cong)成(cheng)膜機理(li)(li)(li)上提(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)量子阱/三(san)(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)復(fu)合(he)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)調控(kong)(kong)手段，有(you)(you)望(wang)從(cong)根(gen)本(ben)(ben)上提(ti)(ti)高器(qi)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用壽命，降低器(qi)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)成(cheng)本(ben)(ben)，為(wei)工(gong)業化(hua)(hua)生高效(xiao)(xiao)(xiao)穩定(ding)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)太陽能電(dian)池提(ti)(ti)供了(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材料學(xue)科(ke)(ke)(ke)世(shi)界頂尖(jian)期刊，在國際材料領域(yu)享譽(yu)盛名，當前影響因子27.39。該研究工作受(shou)到(dao)國家自然科(ke)(ke)(ke)學(xue)基金(jin)委、深圳市科(ke)(ke)(ke)創(chuang)委以及深圳職(zhi)業(ye)技術學(xue)院的資助。

（霍夫曼先進材料研究(jiu)院）