近日，我校霍(huo)夫曼先進(jin)(jin)材料(liao)研究(jiu)院諾獎團(tuan)隊在(zai)(zai)利(li)用高(gao)能同(tong)步(bu)輻射(she)對鈣鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子阱(jing)的形(xing)成機理研究(jiu)領域取得重要進(jin)(jin)展：研究(jiu)團(tuan)隊采用高(gao)能掠入(ru)射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表征了(le)(le)在(zai)(zai)三(san)維鈣鈦(tai)礦(kuang)表面通(tong)過(guo)旋涂長鏈(lian)(lian)有機銨鹽溶液法所制備(bei)鈣鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子阱(jing)形(xing)成過(guo)程，明(ming)確(que)了(le)(le)與長鏈(lian)(lian)有機銨分(fen)子發生反應(ying)(ying)的反應(ying)(ying)物(wu)；并通(tong)過(guo)追蹤反應(ying)(ying)產物(wu)在(zai)(zai)熱退火前后(hou)的晶體結構演變(bian)，探究(jiu)了(le)(le)鈣鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子阱(jing)形(xing)成過(guo)程的具體路徑。這一(yi)(yi)研究(jiu)成果(guo)發表在(zai)(zai)材料(liao)領域國(guo)際頂尖期刊《先進(jin)(jin)材料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一(yi)(yi)作者為(wei)霍(huo)夫曼先進(jin)(jin)材料(liao)研究(jiu)院胡漢林副教授，深(shen)圳(zhen)職業技術學院為(wei)論(lun)文第一(yi)(yi)完成單位。

有(you)機(ji)(ji)-無(wu)機(ji)(ji)雜化鈣鈦(tai)(tai)礦太陽(yang)能電(dian)池，因其優異的(de)(de)光電(dian)轉換效(xiao)率(lv)（經認(ren)證的(de)(de)單結(jie)小面積有(you)機(ji)(ji)-無(wu)機(ji)(ji)雜化鈣鈦(tai)(tai)礦太陽(yang)能電(dian)池效(xiao)率(lv)已達(da)25.5%）、較低(di)的(de)(de)成本以及(ji)優良的(de)(de)力學柔(rou)性等特點，在新(xin)能源領域(yu)展現出了巨大的(de)(de)應(ying)用前(qian)景。而基于ABX3傳統(tong)三(san)維結(jie)構的(de)(de)鈣鈦(tai)(tai)礦材料由于自身的(de)(de)離(li)子遷移，以及(ji)在外界光、熱、水(shui)等因素下很(hen)容(rong)易被破(po)壞(huai)，面臨著(zhu)長期穩定性差(cha)的(de)(de)問題，嚴重制約了其實際應(ying)用。科(ke)學工作者(zhe)創新(xin)地通過(guo)鈣鈦(tai)(tai)礦量子阱(jing)(jing)修飾傳統(tong)的(de)(de)三(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦方(fang)法來制備具(ju)有(you)量子阱(jing)(jing)/三(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦復合結(jie)構的(de)(de)太陽(yang)能電(dian)池，使得所制備的(de)(de)器件具(ju)有(you)良好的(de)(de)耐輻照、耐高溫和耐濕度(du)特性。現有(you)的(de)(de)報道(dao)主(zhu)要集中在器件的(de)(de)效(xiao)率(lv)和穩定性，但對于量子阱(jing)(jing)的(de)(de)形成機(ji)(ji)理卻鮮有(you)報道(dao)，尤(you)其是對在不同條件下的(de)(de)鈣鈦(tai)(tai)礦量子阱(jing)(jing)生長機(ji)(ji)理并不清楚。

為此，我(wo)校研(yan)究團隊采用高(gao)能(neng)同(tong)步輻射(she)掠(lve)入射(she)角(jiao)X射(she)線衍(yan)射(she)實(shi)時表(biao)征了在三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)表(biao)面通(tong)過旋涂長鏈有(you)機(ji)(ji)銨(an)鹽溶液法所(suo)制(zhi)備鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)形成過程，在了解(jie)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)生長機(ji)(ji)理的(de)(de)(de)前提下(xia)，研(yan)究了不同(tong)反(fan)應(ying)條件對(dui)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)相純度(du)和(he)取向有(you)序性(xing)產生影(ying)響。該項(xiang)成果從化學反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)理上(shang)確定(ding)了與長鏈分子反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)物，明確了鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)形成機(ji)(ji)理，探(tan)究了鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)調控與器(qi)(qi)件效(xiao)率(lv)(lv)以及穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)的(de)(de)(de)本質聯系，并指出(chu)了有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)調控手(shou)段，建立了量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)/三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構薄膜最基礎(chu)理論(lun)依據。鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)優越(yue)的(de)(de)(de)材料性(xing)能(neng)預(yu)示著理論(lun)上(shang)它具備打破現有(you)傳統(tong)光伏格局的(de)(de)(de)能(neng)力，目(mu)前科研(yan)領域正在關注(zhu)單(dan)結鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)電池(chi)的(de)(de)(de)轉換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)、穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)和(he)降(jiang)低(di)鉛污(wu)染，有(you)初創企業(ye)推出(chu)的(de)(de)(de)單(dan)結組件能(neng)量(liang)(liang)轉換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)已超過17%，接近多晶硅組件的(de)(de)(de)轉換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)，并且理論(lun)成本更低(di)。本研(yan)究工(gong)作針對(dui)傳統(tong)三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)光伏器(qi)(qi)件穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)差的(de)(de)(de)特點(dian)，從成膜機(ji)(ji)理上(shang)提出(chu)了量(liang)(liang)子阱(jing)(jing)/三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)調控手(shou)段，有(you)望從根(gen)本上(shang)提高(gao)器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)使用壽命，降(jiang)低(di)器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)制(zhi)備成本，為工(gong)業(ye)化生高(gao)效(xiao)穩(wen)(wen)定(ding)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)電池(chi)提供了新的(de)(de)(de)技術(shu)途徑。

Advanced Materials是(shi)材(cai)料學科(ke)世界頂尖期刊，在(zai)國際材(cai)料領域享譽盛名，當(dang)前(qian)影(ying)響(xiang)因子27.39。該(gai)研究工作受到國家自然科(ke)學基金(jin)委、深(shen)圳(zhen)市科(ke)創委以及深(shen)圳(zhen)職業技(ji)術學院(yuan)的資助。

（霍夫(fu)曼先進材(cai)料研究院(yuan)）