近日(ri)，我(wo)校霍夫(fu)曼(man)(man)先進(jin)材(cai)料(liao)(liao)研究(jiu)院(yuan)(yuan)諾獎團(tuan)隊在(zai)利用(yong)高能(neng)(neng)同步輻射對鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)的形成機理研究(jiu)領域(yu)取得重要進(jin)展(zhan)：研究(jiu)團(tuan)隊采(cai)用(yong)高能(neng)(neng)掠入(ru)射角X射線衍射實時表征了在(zai)三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)表面通過(guo)旋涂長(chang)(chang)鏈有機銨鹽溶液(ye)法所制備鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)形成過(guo)程(cheng)，明(ming)確(que)了與長(chang)(chang)鏈有機銨分(fen)子(zi)(zi)發(fa)生反應的反應物；并(bing)通過(guo)追蹤反應產物在(zai)熱退(tui)火前(qian)后的晶體結構(gou)演變，探究(jiu)了鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)形成過(guo)程(cheng)的具體路徑(jing)。這一研究(jiu)成果發(fa)表在(zai)材(cai)料(liao)(liao)領域(yu)國際頂尖期刊《先進(jin)材(cai)料(liao)(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一作者為霍夫(fu)曼(man)(man)先進(jin)材(cai)料(liao)(liao)研究(jiu)院(yuan)(yuan)胡漢林副教授，深圳職業(ye)技術學院(yuan)(yuan)為論(lun)文第一完成單位。

有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)能電池，因(yin)其優異(yi)的(de)(de)(de)光(guang)電轉換效率（經認證的(de)(de)(de)單結(jie)小面積有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)能電池效率已達25.5%）、較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)成本以及(ji)優良(liang)的(de)(de)(de)力學柔性(xing)等特點(dian)，在新(xin)能源領域展(zhan)現出(chu)了(le)巨大(da)的(de)(de)(de)應用前景。而基于ABX3傳(chuan)統(tong)三(san)(san)維(wei)結(jie)構的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)材料由(you)于自(zi)身的(de)(de)(de)離(li)子(zi)遷移，以及(ji)在外界光(guang)、熱、水(shui)等因(yin)素下很容易(yi)被破壞，面臨著長期穩定(ding)性(xing)差的(de)(de)(de)問題，嚴重制約了(le)其實際應用。科(ke)學工作者創新(xin)地通過(guo)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)阱修飾傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)方法來制備具有(you)量子(zi)阱/三(san)(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復合結(jie)構的(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)能電池，使(shi)得所制備的(de)(de)(de)器(qi)件(jian)(jian)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)耐輻照、耐高(gao)溫和耐濕度特性(xing)。現有(you)的(de)(de)(de)報道主要(yao)集中(zhong)在器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)效率和穩定(ding)性(xing)，但(dan)對于量子(zi)阱的(de)(de)(de)形成機(ji)理(li)卻鮮有(you)報道，尤其是(shi)對在不同條件(jian)(jian)下的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量子(zi)阱生長機(ji)理(li)并不清楚(chu)。

為此(ci)，我校研(yan)究(jiu)(jiu)團(tuan)隊(dui)采用高(gao)(gao)能(neng)同(tong)步輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表征(zheng)了(le)在(zai)(zai)三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)表面通(tong)過(guo)旋涂長(chang)(chang)鏈(lian)有(you)機(ji)銨鹽溶液法所制備(bei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱(jing)(jing)形成(cheng)過(guo)程，在(zai)(zai)了(le)解鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)生(sheng)長(chang)(chang)機(ji)理(li)的(de)前(qian)提(ti)下，研(yan)究(jiu)(jiu)了(le)不同(tong)反應條(tiao)件(jian)(jian)(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱(jing)(jing)的(de)相純度和取向(xiang)有(you)序(xu)性(xing)產生(sheng)影響。該(gai)項成(cheng)果從化(hua)學反應的(de)機(ji)理(li)上確定了(le)與長(chang)(chang)鏈(lian)分子(zi)反應的(de)反應物，明確了(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱(jing)(jing)的(de)形成(cheng)機(ji)理(li)，探究(jiu)(jiu)了(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱(jing)(jing)的(de)調控與器(qi)件(jian)(jian)(jian)效(xiao)率以及穩定性(xing)的(de)本(ben)(ben)質(zhi)聯系(xi)，并指出(chu)(chu)了(le)有(you)效(xiao)的(de)調控手段，建立了(le)量(liang)子(zi)阱(jing)(jing)/三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構(gou)薄膜最(zui)基礎(chu)理(li)論(lun)依據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)優越的(de)材料性(xing)能(neng)預示著理(li)論(lun)上它具備(bei)打破現(xian)有(you)傳統光伏格局(ju)的(de)能(neng)力，目(mu)前(qian)科研(yan)領域正在(zai)(zai)關注單結(jie)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)電池(chi)(chi)的(de)轉換效(xiao)率、穩定性(xing)和降低(di)鉛污染，有(you)初(chu)創企業推(tui)出(chu)(chu)的(de)單結(jie)組件(jian)(jian)(jian)能(neng)量(liang)轉換效(xiao)率已超過(guo)17%，接近(jin)多晶(jing)硅組件(jian)(jian)(jian)的(de)轉換效(xiao)率，并且(qie)理(li)論(lun)成(cheng)本(ben)(ben)更低(di)。本(ben)(ben)研(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)作針對傳統三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)光伏器(qi)件(jian)(jian)(jian)穩定性(xing)差(cha)的(de)特點(dian)，從成(cheng)膜機(ji)理(li)上提(ti)出(chu)(chu)了(le)量(liang)子(zi)阱(jing)(jing)/三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結(jie)構(gou)的(de)有(you)效(xiao)調控手段，有(you)望從根本(ben)(ben)上提(ti)高(gao)(gao)器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)使(shi)用壽命(ming)，降低(di)器(qi)件(jian)(jian)(jian)的(de)制備(bei)成(cheng)本(ben)(ben)，為工(gong)業化(hua)生(sheng)高(gao)(gao)效(xiao)穩定鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽能(neng)電池(chi)(chi)提(ti)供了(le)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)途徑。

Advanced Materials是材料學(xue)科(ke)世界頂(ding)尖期刊，在(zai)國(guo)際材料領(ling)域(yu)享譽盛名，當前影響因子27.39。該研究工作受到(dao)國(guo)家自然科(ke)學(xue)基金委、深(shen)圳(zhen)(zhen)市(shi)科(ke)創(chuang)委以及深(shen)圳(zhen)(zhen)職業技術學(xue)院(yuan)的資(zi)助。

（霍夫曼先進材(cai)料研究院）