近日，我校霍(huo)夫曼先進(jin)(jin)材料研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)諾(nuo)獎團隊在(zai)利用高能同步輻射對(dui)鈣鈦礦(kuang)量(liang)(liang)子阱的(de)形(xing)(xing)成機(ji)理研(yan)究(jiu)(jiu)領域取得重要(yao)進(jin)(jin)展：研(yan)究(jiu)(jiu)團隊采用高能掠入(ru)射角X射線衍射實時表(biao)征了在(zai)三維鈣鈦礦(kuang)表(biao)面通過旋涂(tu)長鏈(lian)有(you)機(ji)銨鹽(yan)溶液法所制備(bei)鈣鈦礦(kuang)量(liang)(liang)子阱形(xing)(xing)成過程(cheng)，明確(que)了與長鏈(lian)有(you)機(ji)銨分子發生反應的(de)反應物；并通過追蹤反應產物在(zai)熱(re)退火前后(hou)的(de)晶體結構演變，探究(jiu)(jiu)了鈣鈦礦(kuang)量(liang)(liang)子阱形(xing)(xing)成過程(cheng)的(de)具體路徑。這一(yi)研(yan)究(jiu)(jiu)成果發表(biao)在(zai)材料領域國(guo)際頂尖期刊《先進(jin)(jin)材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上(shang)，論(lun)文(wen)第(di)一(yi)作者(zhe)為霍(huo)夫曼先進(jin)(jin)材料研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)胡漢林副教(jiao)授，深圳職業(ye)技(ji)術學院(yuan)為論(lun)文(wen)第(di)一(yi)完成單位。

有(you)(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜(za)化(hua)鈣鈦礦(kuang)(kuang)太(tai)陽能電(dian)池(chi)(chi)，因其(qi)優異的(de)(de)(de)光(guang)電(dian)轉換效(xiao)率(lv)(lv)（經認證的(de)(de)(de)單(dan)結(jie)小面(mian)積(ji)有(you)(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜(za)化(hua)鈣鈦礦(kuang)(kuang)太(tai)陽能電(dian)池(chi)(chi)效(xiao)率(lv)(lv)已達25.5%）、較低的(de)(de)(de)成本(ben)以及(ji)優良的(de)(de)(de)力(li)學柔性(xing)(xing)(xing)等特點，在新(xin)能源(yuan)領域(yu)展現(xian)出了巨大(da)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用前景。而基于ABX3傳統三(san)維(wei)(wei)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)材料由(you)于自身的(de)(de)(de)離子遷移，以及(ji)在外界(jie)光(guang)、熱、水等因素下很容(rong)易被破(po)壞，面(mian)臨著長期穩定性(xing)(xing)(xing)差的(de)(de)(de)問題，嚴重(zhong)制(zhi)約了其(qi)實際應(ying)(ying)用。科學工作(zuo)者創新(xin)地(di)通過鈣鈦礦(kuang)(kuang)量子阱(jing)修飾(shi)傳統的(de)(de)(de)三(san)維(wei)(wei)鈣鈦礦(kuang)(kuang)方(fang)法來制(zhi)備具有(you)(you)量子阱(jing)/三(san)維(wei)(wei)鈣鈦礦(kuang)(kuang)復(fu)合結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)太(tai)陽能電(dian)池(chi)(chi)，使得所(suo)制(zhi)備的(de)(de)(de)器件具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)耐輻照、耐高溫(wen)和耐濕度特性(xing)(xing)(xing)。現(xian)有(you)(you)的(de)(de)(de)報道(dao)主要集中(zhong)在器件的(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)(lv)和穩定性(xing)(xing)(xing)，但對(dui)于量子阱(jing)的(de)(de)(de)形成機(ji)理卻鮮(xian)有(you)(you)報道(dao)，尤(you)其(qi)是對(dui)在不同條件下的(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)量子阱(jing)生長機(ji)理并(bing)不清楚。

為此，我校研究團隊采用(yong)高(gao)能(neng)同步輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表(biao)征了(le)在(zai)三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)表(biao)面通過旋(xuan)涂長(chang)鏈有(you)(you)機(ji)(ji)銨(an)鹽溶液法所制(zhi)備鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱形成過程(cheng)，在(zai)了(le)解鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)生長(chang)機(ji)(ji)理(li)(li)的(de)(de)(de)前(qian)提下，研究了(le)不同反(fan)(fan)應(ying)(ying)條件(jian)(jian)對(dui)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)相純度和取向有(you)(you)序性(xing)(xing)(xing)產生影響。該項成果從化學(xue)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)理(li)(li)上(shang)(shang)確定了(le)與長(chang)鏈分子(zi)(zi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)物，明確了(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)形成機(ji)(ji)理(li)(li)，探(tan)究了(le)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)與器(qi)件(jian)(jian)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)以及穩定性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)本(ben)質聯系，并指(zhi)出(chu)了(le)有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)手(shou)(shou)段，建立了(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱/三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結構薄膜最基礎(chu)理(li)(li)論(lun)依(yi)據。鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)材料(liao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)預示著理(li)(li)論(lun)上(shang)(shang)它具備打破(po)現有(you)(you)傳統光伏格局的(de)(de)(de)能(neng)力，目前(qian)科研領域正在(zai)關注(zhu)單結鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)電池的(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)、穩定性(xing)(xing)(xing)和降(jiang)低(di)鉛污染，有(you)(you)初創企業推出(chu)的(de)(de)(de)單結組(zu)件(jian)(jian)能(neng)量(liang)(liang)(liang)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)已超過17%，接近多晶硅組(zu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，并且理(li)(li)論(lun)成本(ben)更低(di)。本(ben)研究工作針對(dui)傳統三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)光伏器(qi)件(jian)(jian)穩定性(xing)(xing)(xing)差的(de)(de)(de)特(te)點(dian)，從成膜機(ji)(ji)理(li)(li)上(shang)(shang)提出(chu)了(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱/三(san)維鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復合(he)結構的(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)調(diao)控(kong)手(shou)(shou)段，有(you)(you)望(wang)從根本(ben)上(shang)(shang)提高(gao)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命，降(jiang)低(di)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)制(zhi)備成本(ben)，為工業化生高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)穩定鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能(neng)電池提供(gong)了(le)新的(de)(de)(de)技(ji)術途徑。

Advanced Materials是材料(liao)學(xue)科(ke)世界(jie)頂尖期刊，在國際材料(liao)領域享譽(yu)盛名(ming)，當前影響因子27.39。該研究工作受到國家自(zi)然科(ke)學(xue)基金(jin)委、深(shen)圳市科(ke)創委以及深(shen)圳職業技術學(xue)院(yuan)的資助。

（霍夫曼先進材料研究院(yuan)）