近日(ri)，我校(xiao)霍夫(fu)曼先進(jin)材料研(yan)究院諾獎(jiang)團(tuan)隊在利(li)用高能同(tong)步(bu)輻射對(dui)鈣(gai)鈦礦量子(zi)阱(jing)的形(xing)成(cheng)(cheng)機(ji)理研(yan)究領(ling)域(yu)取得(de)重要進(jin)展：研(yan)究團(tuan)隊采用高能掠入(ru)射角X射線衍射實(shi)時表(biao)征了(le)在三維鈣(gai)鈦礦表(biao)面通(tong)過旋涂長(chang)鏈有機(ji)銨鹽(yan)溶液(ye)法(fa)所制備(bei)鈣(gai)鈦礦量子(zi)阱(jing)形(xing)成(cheng)(cheng)過程，明確了(le)與長(chang)鏈有機(ji)銨分子(zi)發生(sheng)反應的反應物(wu)；并通(tong)過追蹤反應產物(wu)在熱退火前后的晶體(ti)結構(gou)演變，探(tan)究了(le)鈣(gai)鈦礦量子(zi)阱(jing)形(xing)成(cheng)(cheng)過程的具體(ti)路徑。這(zhe)一研(yan)究成(cheng)(cheng)果發表(biao)在材料領(ling)域(yu)國(guo)際頂尖期刊《先進(jin)材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一作者為(wei)霍夫(fu)曼先進(jin)材料研(yan)究院胡漢林副教授，深圳職業技(ji)術學(xue)院為(wei)論(lun)文第一完成(cheng)(cheng)單位。

有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池，因(yin)(yin)其優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)電(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)(xiao)率（經認證的(de)(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)結小面積(ji)有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池效(xiao)(xiao)率已達25.5%）、較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)以(yi)及優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學柔(rou)性等特(te)點，在(zai)新能(neng)(neng)源領(ling)域展現(xian)出了巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用前景。而基于ABX3傳統(tong)三(san)維結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)材料由于自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)離子遷(qian)移，以(yi)及在(zai)外界光(guang)、熱、水等因(yin)(yin)素下很容(rong)易被破壞(huai)，面臨著長(chang)期穩定性差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題，嚴重制約了其實際應用。科學工作者創新地通過鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子阱修飾傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)三(san)維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)方法來制備具有(you)量(liang)子阱/三(san)維鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復合結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池，使得所制備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)器件(jian)具有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)輻照、耐(nai)高(gao)溫和耐(nai)濕度特(te)性。現(xian)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)道主要集中在(zai)器件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)率和穩定性，但對于量(liang)子阱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)機(ji)理卻(que)鮮有(you)報(bao)道，尤(you)其是對在(zai)不同條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子阱生長(chang)機(ji)理并不清楚。

為(wei)此，我校研(yan)(yan)究(jiu)團隊采用高能(neng)同(tong)步輻射(she)(she)掠入射(she)(she)角X射(she)(she)線衍(yan)射(she)(she)實時表征了(le)在(zai)三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)表面通過旋(xuan)涂(tu)長(chang)(chang)鏈(lian)有機銨鹽溶液法所制(zhi)備鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱形成過程，在(zai)了(le)解鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)生長(chang)(chang)機理的(de)(de)前提(ti)(ti)下，研(yan)(yan)究(jiu)了(le)不同(tong)反(fan)應(ying)條件(jian)(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)相純度(du)和(he)取向有序性(xing)產生影響(xiang)。該項(xiang)成果從化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)的(de)(de)機理上(shang)確定了(le)與(yu)長(chang)(chang)鏈(lian)分子(zi)(zi)(zi)反(fan)應(ying)的(de)(de)反(fan)應(ying)物(wu)，明確了(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)形成機理，探究(jiu)了(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)調控與(yu)器件(jian)(jian)效(xiao)率(lv)(lv)以及穩定性(xing)的(de)(de)本質聯系(xi)，并(bing)指出了(le)有效(xiao)的(de)(de)調控手(shou)段(duan)，建(jian)立了(le)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱/三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)復合結(jie)(jie)構薄膜最(zui)基礎理論依(yi)據。鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)優越的(de)(de)材(cai)料性(xing)能(neng)預示(shi)著(zhu)理論上(shang)它(ta)具備打(da)破(po)現有傳統(tong)光伏(fu)(fu)格局的(de)(de)能(neng)力，目前科研(yan)(yan)領域正在(zai)關注單(dan)結(jie)(jie)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)電池的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)、穩定性(xing)和(he)降(jiang)(jiang)低(di)(di)鉛污染(ran)，有初創企業推出的(de)(de)單(dan)結(jie)(jie)組(zu)(zu)件(jian)(jian)能(neng)量(liang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)已(yi)超過17%，接近多晶硅(gui)組(zu)(zu)件(jian)(jian)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)，并(bing)且理論成本更低(di)(di)。本研(yan)(yan)究(jiu)工作針對傳統(tong)三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)光伏(fu)(fu)器件(jian)(jian)穩定性(xing)差的(de)(de)特點，從成膜機理上(shang)提(ti)(ti)出了(le)量(liang)子(zi)(zi)(zi)阱/三維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)復合結(jie)(jie)構的(de)(de)有效(xiao)調控手(shou)段(duan)，有望從根本上(shang)提(ti)(ti)高器件(jian)(jian)的(de)(de)使用壽命(ming)，降(jiang)(jiang)低(di)(di)器件(jian)(jian)的(de)(de)制(zhi)備成本，為(wei)工業化(hua)生高效(xiao)穩定鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)太陽能(neng)電池提(ti)(ti)供(gong)了(le)新的(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材(cai)料學(xue)科世(shi)界頂尖期刊(kan)，在國際材(cai)料領域享譽盛名，當(dang)前影響因(yin)子27.39。該研究工作受到國家(jia)自然科學(xue)基金委(wei)、深(shen)圳(zhen)市科創(chuang)委(wei)以及深(shen)圳(zhen)職(zhi)業技術學(xue)院的資助。

（霍(huo)夫曼先進材料研究(jiu)院）