近日，我校霍(huo)夫(fu)曼先(xian)(xian)進材料(liao)研(yan)究院(yuan)諾獎團隊(dui)在(zai)利用(yong)高能同步輻射對鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子阱(jing)(jing)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)機理研(yan)究領域取得重要進展：研(yan)究團隊(dui)采用(yong)高能掠入(ru)射角X射線衍射實時(shi)表征了(le)(le)在(zai)三維鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)表面通過(guo)旋涂長(chang)鏈(lian)有機銨(an)鹽溶液法所制備(bei)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子阱(jing)(jing)形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)程(cheng)，明(ming)確了(le)(le)與長(chang)鏈(lian)有機銨(an)分子發生(sheng)反應的(de)反應物；并通過(guo)追蹤反應產物在(zai)熱(re)退火前(qian)后(hou)的(de)晶(jing)體結構演變，探(tan)究了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子阱(jing)(jing)形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)程(cheng)的(de)具體路徑。這一(yi)研(yan)究成(cheng)果發表在(zai)材料(liao)領域國際頂尖期刊(kan)《先(xian)(xian)進材料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文(wen)第一(yi)作者為(wei)霍(huo)夫(fu)曼先(xian)(xian)進材料(liao)研(yan)究院(yuan)胡漢(han)林副教(jiao)授，深圳職業技(ji)術學院(yuan)為(wei)論文(wen)第一(yi)完成(cheng)單位。

有(you)機-無機雜(za)化鈣(gai)鈦礦太陽(yang)(yang)能(neng)電池，因(yin)其優異的(de)(de)(de)(de)光電轉(zhuan)換效率（經認證的(de)(de)(de)(de)單結(jie)小面(mian)(mian)積有(you)機-無機雜(za)化鈣(gai)鈦礦太陽(yang)(yang)能(neng)電池效率已達25.5%）、較低的(de)(de)(de)(de)成本以(yi)及(ji)優良的(de)(de)(de)(de)力學柔性等(deng)特(te)點，在新(xin)能(neng)源領(ling)域展現(xian)(xian)出(chu)了巨大的(de)(de)(de)(de)應用前景。而基于(yu)ABX3傳統三(san)維(wei)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)鈣(gai)鈦礦材(cai)料由(you)于(yu)自身的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)遷移(yi)，以(yi)及(ji)在外(wai)界(jie)光、熱(re)、水等(deng)因(yin)素下很容(rong)易被破壞，面(mian)(mian)臨著(zhu)長(chang)期穩定性差的(de)(de)(de)(de)問(wen)題，嚴重制(zhi)約了其實際應用。科學工作者創新(xin)地通(tong)過鈣(gai)鈦礦量子(zi)(zi)阱修飾(shi)傳統的(de)(de)(de)(de)三(san)維(wei)鈣(gai)鈦礦方法來制(zhi)備(bei)具(ju)有(you)量子(zi)(zi)阱/三(san)維(wei)鈣(gai)鈦礦復合(he)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)太陽(yang)(yang)能(neng)電池，使得所制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)器(qi)件(jian)具(ju)有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐輻照、耐高溫和耐濕度(du)特(te)性。現(xian)(xian)有(you)的(de)(de)(de)(de)報(bao)道主要(yao)集中在器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)效率和穩定性，但(dan)對于(yu)量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)(de)形成機理(li)卻(que)鮮有(you)報(bao)道，尤(you)其是對在不同(tong)條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)鈣(gai)鈦礦量子(zi)(zi)阱生長(chang)機理(li)并不清楚。

為此，我(wo)校研(yan)究(jiu)團(tuan)隊采用高(gao)能(neng)同步(bu)輻射(she)(she)掠入(ru)射(she)(she)角X射(she)(she)線衍射(she)(she)實時表(biao)征了(le)(le)(le)在(zai)三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)表(biao)面(mian)通過旋涂長鏈(lian)(lian)有(you)機銨鹽(yan)溶液法(fa)所制備鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)形(xing)成過程(cheng)，在(zai)了(le)(le)(le)解鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)生(sheng)長機理(li)(li)的(de)(de)前提下，研(yan)究(jiu)了(le)(le)(le)不(bu)同反應條(tiao)件(jian)對(dui)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)的(de)(de)相純(chun)度和(he)取(qu)向(xiang)有(you)序性(xing)產生(sheng)影響。該項成果從化學(xue)反應的(de)(de)機理(li)(li)上確定(ding)了(le)(le)(le)與(yu)(yu)長鏈(lian)(lian)分子(zi)反應的(de)(de)反應物(wu)，明確了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)的(de)(de)形(xing)成機理(li)(li)，探究(jiu)了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)阱(jing)的(de)(de)調控與(yu)(yu)器(qi)(qi)件(jian)效率以及穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)(de)本(ben)質聯系，并(bing)指出(chu)了(le)(le)(le)有(you)效的(de)(de)調控手段，建立(li)了(le)(le)(le)量子(zi)阱(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復(fu)合(he)結構薄(bo)膜(mo)最基礎理(li)(li)論(lun)依(yi)據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優(you)越(yue)的(de)(de)材料性(xing)能(neng)預示著(zhu)理(li)(li)論(lun)上它(ta)具備打破(po)現有(you)傳統光伏格局的(de)(de)能(neng)力，目(mu)前科研(yan)領域正在(zai)關注單(dan)結鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)電(dian)池的(de)(de)轉換效率、穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)降低(di)鉛污染，有(you)初創企(qi)業推出(chu)的(de)(de)單(dan)結組件(jian)能(neng)量轉換效率已超過17%，接(jie)近多晶硅(gui)組件(jian)的(de)(de)轉換效率，并(bing)且理(li)(li)論(lun)成本(ben)更低(di)。本(ben)研(yan)究(jiu)工(gong)作針(zhen)對(dui)傳統三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)光伏器(qi)(qi)件(jian)穩(wen)定(ding)性(xing)差(cha)的(de)(de)特(te)點，從成膜(mo)機理(li)(li)上提出(chu)了(le)(le)(le)量子(zi)阱(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復(fu)合(he)結構的(de)(de)有(you)效調控手段，有(you)望從根本(ben)上提高(gao)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)使用壽(shou)命，降低(di)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)制備成本(ben)，為工(gong)業化生(sheng)高(gao)效穩(wen)定(ding)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能(neng)電(dian)池提供了(le)(le)(le)新的(de)(de)技(ji)術途徑。

Advanced Materials是材料學(xue)(xue)科(ke)世界頂尖(jian)期刊，在國際材料領域享譽盛(sheng)名，當前影響(xiang)因子27.39。該研究工作受(shou)到(dao)國家自然科(ke)學(xue)(xue)基金委、深圳(zhen)市科(ke)創(chuang)委以及(ji)深圳(zhen)職業(ye)技術(shu)學(xue)(xue)院的資助。

（霍夫曼(man)先(xian)進材料研(yan)究院）