近日，我校(xiao)霍夫(fu)曼(man)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)院諾獎(jiang)團(tuan)隊在(zai)利用高(gao)能同步輻射(she)對鈣鈦(tai)礦(kuang)量子(zi)阱(jing)的形成(cheng)機理研(yan)究(jiu)領域(yu)取得重要進(jin)展(zhan)：研(yan)究(jiu)團(tuan)隊采(cai)用高(gao)能掠入射(she)角X射(she)線(xian)衍射(she)實時表(biao)征了(le)(le)(le)在(zai)三(san)維(wei)鈣鈦(tai)礦(kuang)表(biao)面通過旋涂長鏈(lian)有機銨鹽(yan)溶液法(fa)所(suo)制備鈣鈦(tai)礦(kuang)量子(zi)阱(jing)形成(cheng)過程，明(ming)確(que)了(le)(le)(le)與長鏈(lian)有機銨分子(zi)發生反應的反應物；并通過追蹤反應產物在(zai)熱退火前(qian)后的晶體結構演變，探究(jiu)了(le)(le)(le)鈣鈦(tai)礦(kuang)量子(zi)阱(jing)形成(cheng)過程的具體路徑。這(zhe)一(yi)(yi)研(yan)究(jiu)成(cheng)果發表(biao)在(zai)材(cai)料(liao)領域(yu)國際頂尖期刊《先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第(di)一(yi)(yi)作者為霍夫(fu)曼(man)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)院胡漢林副教授，深圳職(zhi)業技術學院為論(lun)文第(di)一(yi)(yi)完成(cheng)單位。

有(you)機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)雜(za)化鈣鈦(tai)礦(kuang)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)，因(yin)其優(you)異的光(guang)電(dian)轉換效率(lv)（經認證的單結(jie)(jie)小(xiao)面積有(you)機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)雜(za)化鈣鈦(tai)礦(kuang)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)效率(lv)已達25.5%）、較(jiao)低(di)的成本以(yi)及優(you)良的力學柔性(xing)等特點，在(zai)新能(neng)源(yuan)領域展現出(chu)了(le)巨大的應用前(qian)景(jing)。而基于(yu)ABX3傳統三維結(jie)(jie)構的鈣鈦(tai)礦(kuang)材料由于(yu)自身(shen)的離子(zi)遷移，以(yi)及在(zai)外(wai)界(jie)光(guang)、熱、水等因(yin)素下很容易被破(po)壞(huai)，面臨(lin)著(zhu)長(chang)(chang)期穩定性(xing)差的問題，嚴重(zhong)制(zhi)約了(le)其實際應用。科學工作者創(chuang)新地通過鈣鈦(tai)礦(kuang)量子(zi)阱(jing)(jing)修飾傳統的三維鈣鈦(tai)礦(kuang)方法來制(zhi)備(bei)具(ju)有(you)量子(zi)阱(jing)(jing)/三維鈣鈦(tai)礦(kuang)復合結(jie)(jie)構的太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)，使得(de)所制(zhi)備(bei)的器件(jian)具(ju)有(you)良好的耐輻照(zhao)、耐高溫和耐濕度特性(xing)。現有(you)的報道主要集中在(zai)器件(jian)的效率(lv)和穩定性(xing)，但(dan)對于(yu)量子(zi)阱(jing)(jing)的形(xing)成機(ji)(ji)理卻鮮有(you)報道，尤其是對在(zai)不同條(tiao)件(jian)下的鈣鈦(tai)礦(kuang)量子(zi)阱(jing)(jing)生長(chang)(chang)機(ji)(ji)理并不清楚(chu)。

為(wei)(wei)此，我(wo)校研究(jiu)團隊(dui)采用(yong)高(gao)能同步輻射(she)(she)掠(lve)入射(she)(she)角X射(she)(she)線衍射(she)(she)實時表(biao)征了(le)在(zai)(zai)三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)表(biao)面通過旋(xuan)涂長(chang)鏈有(you)(you)機銨鹽溶液法所制(zhi)備鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)形成(cheng)過程，在(zai)(zai)了(le)解鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)生(sheng)長(chang)機理(li)的(de)前(qian)提(ti)下，研究(jiu)了(le)不同反應條件(jian)對(dui)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)相純度和取向有(you)(you)序性(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)影響(xiang)。該項成(cheng)果從(cong)化學反應的(de)機理(li)上確定(ding)(ding)了(le)與長(chang)鏈分子(zi)(zi)反應的(de)反應物(wu)，明確了(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)形成(cheng)機理(li)，探究(jiu)了(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)調(diao)控與器(qi)件(jian)效(xiao)率(lv)以(yi)及穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)的(de)本(ben)質聯系，并指(zhi)出了(le)有(you)(you)效(xiao)的(de)調(diao)控手(shou)段，建立了(le)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復(fu)合(he)結(jie)構(gou)薄(bo)膜最(zui)基礎(chu)理(li)論依據(ju)。鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優越的(de)材料性(xing)(xing)(xing)能預示著理(li)論上它具備打破現(xian)有(you)(you)傳統(tong)光(guang)伏(fu)格局(ju)的(de)能力，目前(qian)科研領域正在(zai)(zai)關(guan)注單(dan)結(jie)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)電(dian)池的(de)轉換效(xiao)率(lv)、穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)和降(jiang)低(di)鉛污(wu)染，有(you)(you)初創企(qi)業推出的(de)單(dan)結(jie)組件(jian)能量(liang)(liang)轉換效(xiao)率(lv)已超過17%，接近(jin)多晶(jing)硅組件(jian)的(de)轉換效(xiao)率(lv)，并且理(li)論成(cheng)本(ben)更低(di)。本(ben)研究(jiu)工(gong)作針(zhen)對(dui)傳統(tong)三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)光(guang)伏(fu)器(qi)件(jian)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)差的(de)特(te)點，從(cong)成(cheng)膜機理(li)上提(ti)出了(le)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)復(fu)合(he)結(jie)構(gou)的(de)有(you)(you)效(xiao)調(diao)控手(shou)段，有(you)(you)望從(cong)根本(ben)上提(ti)高(gao)器(qi)件(jian)的(de)使用(yong)壽命，降(jiang)低(di)器(qi)件(jian)的(de)制(zhi)備成(cheng)本(ben)，為(wei)(wei)工(gong)業化生(sheng)高(gao)效(xiao)穩定(ding)(ding)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)太陽能電(dian)池提(ti)供(gong)了(le)新的(de)技術途徑。

Advanced Materials是材料(liao)學科世(shi)界頂尖期(qi)刊，在國際材料(liao)領域享譽盛名，當前影響因子27.39。該研究工作受(shou)到(dao)國家自然(ran)科學基金(jin)委、深(shen)圳市科創委以及(ji)深(shen)圳職業(ye)技術學院(yuan)的資(zi)助。

（霍夫曼先(xian)進材料研究院）