近日，我(wo)校霍夫曼(man)(man)先進材料(liao)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)院諾獎團隊(dui)在(zai)(zai)利用(yong)(yong)高(gao)能同步輻射對鈣(gai)鈦礦量(liang)子(zi)阱的形成機(ji)理研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)領域(yu)(yu)取得重要(yao)進展(zhan)：研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)團隊(dui)采用(yong)(yong)高(gao)能掠(lve)入射角(jiao)X射線衍射實時(shi)表(biao)征了在(zai)(zai)三維(wei)鈣(gai)鈦礦表(biao)面通(tong)過(guo)旋涂長鏈有機(ji)銨(an)鹽(yan)溶液法所制備鈣(gai)鈦礦量(liang)子(zi)阱形成過(guo)程(cheng)，明確了與(yu)長鏈有機(ji)銨(an)分(fen)子(zi)發生反(fan)應(ying)的反(fan)應(ying)物；并通(tong)過(guo)追蹤反(fan)應(ying)產物在(zai)(zai)熱退火前后(hou)的晶(jing)體(ti)結構演變，探究(jiu)(jiu)了鈣(gai)鈦礦量(liang)子(zi)阱形成過(guo)程(cheng)的具體(ti)路徑。這一(yi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成果(guo)發表(biao)在(zai)(zai)材料(liao)領域(yu)(yu)國際頂(ding)尖期(qi)刊《先進材料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文(wen)第一(yi)作者為霍夫曼(man)(man)先進材料(liao)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)院胡漢林副教授，深(shen)圳職(zhi)業技術學院為論文(wen)第一(yi)完成單位。

有(you)機(ji)-無機(ji)雜化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)，因其(qi)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)轉換(huan)效率(lv)（經(jing)認(ren)證的(de)(de)(de)(de)單(dan)結小面積有(you)機(ji)-無機(ji)雜化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)效率(lv)已達25.5%）、較低的(de)(de)(de)(de)成本以及優良(liang)的(de)(de)(de)(de)力學柔性(xing)(xing)等特點，在新(xin)能(neng)源領域展現出了(le)巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)應用(yong)前景。而基(ji)于ABX3傳統(tong)三維結構(gou)的(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)材料(liao)由于自身的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)遷移，以及在外界光(guang)(guang)、熱、水等因素(su)下(xia)很(hen)容(rong)易被破壞(huai)，面臨(lin)著長期穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)差的(de)(de)(de)(de)問(wen)題，嚴重制(zhi)約(yue)了(le)其(qi)實際(ji)應用(yong)。科(ke)學工(gong)作者創新(xin)地通過鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱修飾傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)方法來制(zhi)備具有(you)量子(zi)(zi)阱/三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)復合結構(gou)的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)，使得所制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)器(qi)(qi)件(jian)具有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)輻照、耐(nai)(nai)(nai)高溫和耐(nai)(nai)(nai)濕度(du)特性(xing)(xing)。現有(you)的(de)(de)(de)(de)報道主要集中在器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)效率(lv)和穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)，但對(dui)(dui)于量子(zi)(zi)阱的(de)(de)(de)(de)形成機(ji)理(li)卻鮮有(you)報道，尤其(qi)是(shi)對(dui)(dui)在不(bu)同條件(jian)下(xia)的(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱生(sheng)長機(ji)理(li)并(bing)不(bu)清楚(chu)。

為(wei)此，我校研究(jiu)團(tuan)隊采用(yong)高能(neng)同步輻射掠(lve)入射角X射線衍射實(shi)時表征了(le)在(zai)三(san)維鈣鈦礦表面通(tong)過(guo)旋涂長鏈(lian)有(you)機銨鹽(yan)溶液法所(suo)制備鈣鈦礦量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)形成過(guo)程(cheng)，在(zai)了(le)解鈣鈦礦生(sheng)(sheng)長機理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)前提下，研究(jiu)了(le)不同反(fan)應條件(jian)對鈣鈦礦量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)相純度(du)和(he)取(qu)向(xiang)有(you)序(xu)性產(chan)生(sheng)(sheng)影(ying)響。該項成果從化學(xue)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)機理(li)上(shang)確定(ding)(ding)(ding)了(le)與長鏈(lian)分子(zi)(zi)(zi)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應物(wu)，明確了(le)鈣鈦礦量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)形成機理(li)，探究(jiu)了(le)鈣鈦礦量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控與器(qi)件(jian)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)以(yi)及(ji)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性的(de)(de)(de)(de)(de)本質聯系，并(bing)指出了(le)有(you)效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)控手(shou)段，建立了(le)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)/三(san)維鈣鈦礦復合結(jie)構(gou)(gou)薄膜最(zui)基(ji)礎理(li)論依據。鈣鈦礦優越(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)材料性能(neng)預示著理(li)論上(shang)它具備打破現有(you)傳統(tong)光伏(fu)格局的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力，目前科(ke)研領域正(zheng)在(zai)關注(zhu)單(dan)結(jie)鈣鈦礦電池的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)、穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性和(he)降低鉛污染，有(you)初創(chuang)企業推(tui)出的(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)結(jie)組(zu)件(jian)能(neng)量轉(zhuan)換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)已超過(guo)17%，接近多晶硅組(zu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換(huan)(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)，并(bing)且(qie)理(li)論成本更低。本研究(jiu)工作針對傳統(tong)三(san)維鈣鈦礦光伏(fu)器(qi)件(jian)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性差的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點，從成膜機理(li)上(shang)提出了(le)量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)/三(san)維鈣鈦礦復合結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)(xiao)調(diao)控手(shou)段，有(you)望(wang)從根本上(shang)提高器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)壽命，降低器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)制備成本，為(wei)工業化生(sheng)(sheng)高效(xiao)(xiao)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)鈣鈦礦太陽能(neng)電池提供了(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材料(liao)學科(ke)世界頂尖(jian)期刊，在國際材料(liao)領域享譽盛名，當前影(ying)響(xiang)因子27.39。該研究工作受到國家自然科(ke)學基金委、深(shen)圳市(shi)科(ke)創(chuang)委以(yi)及深(shen)圳職業技術學院(yuan)的資助(zhu)。

（霍夫(fu)曼先進材料研究院）