近日，我校(xiao)霍(huo)(huo)夫曼(man)先進材(cai)料(liao)(liao)(liao)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)院諾獎團隊(dui)在利用高能同步(bu)輻射對鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量子阱(jing)(jing)的(de)形(xing)成機理研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)領(ling)域取得重要進展：研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)團隊(dui)采用高能掠(lve)入射角(jiao)X射線衍射實時表(biao)征了在三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)表(biao)面通過(guo)旋涂長鏈(lian)有機銨鹽溶液(ye)法所制備鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量子阱(jing)(jing)形(xing)成過(guo)程，明確了與長鏈(lian)有機銨分子發生反(fan)應的(de)反(fan)應物；并通過(guo)追蹤反(fan)應產物在熱退火前后的(de)晶體結構演變，探究(jiu)(jiu)了鈣(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)量子阱(jing)(jing)形(xing)成過(guo)程的(de)具體路徑。這一(yi)(yi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成果發表(biao)在材(cai)料(liao)(liao)(liao)領(ling)域國際(ji)頂尖期刊《先進材(cai)料(liao)(liao)(liao)》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一(yi)(yi)作(zuo)者為(wei)霍(huo)(huo)夫曼(man)先進材(cai)料(liao)(liao)(liao)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)院胡漢林副教授(shou)，深圳(zhen)職業(ye)技(ji)術(shu)學(xue)院為(wei)論(lun)文第一(yi)(yi)完成單位。

有機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能(neng)電(dian)池，因其優異的(de)(de)光電(dian)轉換(huan)效(xiao)率（經認證(zheng)的(de)(de)單結(jie)(jie)小(xiao)面積有機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)太陽(yang)能(neng)電(dian)池效(xiao)率已(yi)達25.5%）、較(jiao)低的(de)(de)成本以及(ji)優良(liang)的(de)(de)力(li)學(xue)柔性(xing)等特點(dian)，在新能(neng)源領域展(zhan)現出了巨(ju)大的(de)(de)應(ying)用前景。而(er)基于(yu)ABX3傳統三(san)維(wei)結(jie)(jie)構的(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)材料由于(yu)自身的(de)(de)離子(zi)遷移，以及(ji)在外界光、熱、水等因素下很容易被破(po)壞，面臨著長(chang)期穩定性(xing)差的(de)(de)問(wen)題，嚴重制(zhi)約了其實際應(ying)用。科學(xue)工作(zuo)者(zhe)創新地(di)通過鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱修飾傳統的(de)(de)三(san)維(wei)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)方法(fa)來制(zhi)備具(ju)有量(liang)子(zi)阱/三(san)維(wei)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)復合結(jie)(jie)構的(de)(de)太陽(yang)能(neng)電(dian)池，使得所制(zhi)備的(de)(de)器件具(ju)有良(liang)好的(de)(de)耐輻照、耐高(gao)溫(wen)和(he)耐濕度(du)特性(xing)。現有的(de)(de)報道主要集中在器件的(de)(de)效(xiao)率和(he)穩定性(xing)，但(dan)對于(yu)量(liang)子(zi)阱的(de)(de)形成機(ji)理卻鮮有報道，尤(you)其是對在不(bu)同條件下的(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)阱生長(chang)機(ji)理并不(bu)清楚。

為此，我校研(yan)(yan)究(jiu)團隊采用高(gao)能(neng)同步(bu)輻射掠入射角X射線(xian)衍射實時表征(zheng)了(le)(le)在(zai)三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦表面(mian)通(tong)過旋(xuan)涂長鏈有(you)(you)機(ji)銨鹽溶(rong)液法所制備鈣(gai)鈦(tai)礦量(liang)子(zi)阱形成(cheng)過程，在(zai)了(le)(le)解鈣(gai)鈦(tai)礦生(sheng)長機(ji)理(li)(li)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，研(yan)(yan)究(jiu)了(le)(le)不(bu)同反應(ying)(ying)條件(jian)(jian)對鈣(gai)鈦(tai)礦量(liang)子(zi)阱的(de)相純度和(he)取向有(you)(you)序性產(chan)生(sheng)影(ying)響。該項成(cheng)果從化學(xue)反應(ying)(ying)的(de)機(ji)理(li)(li)上確定(ding)了(le)(le)與(yu)長鏈分子(zi)反應(ying)(ying)的(de)反應(ying)(ying)物，明確了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)礦量(liang)子(zi)阱的(de)形成(cheng)機(ji)理(li)(li)，探(tan)究(jiu)了(le)(le)鈣(gai)鈦(tai)礦量(liang)子(zi)阱的(de)調控與(yu)器(qi)件(jian)(jian)效(xiao)(xiao)率以及穩定(ding)性的(de)本(ben)質聯系，并指出了(le)(le)有(you)(you)效(xiao)(xiao)的(de)調控手段(duan)，建立了(le)(le)量(liang)子(zi)阱/三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦復合結(jie)構薄膜(mo)(mo)最(zui)基礎理(li)(li)論依據(ju)。鈣(gai)鈦(tai)礦優越的(de)材料性能(neng)預示著理(li)(li)論上它具備打(da)破現有(you)(you)傳統光伏(fu)格局的(de)能(neng)力，目前(qian)科研(yan)(yan)領域正在(zai)關注單結(jie)鈣(gai)鈦(tai)礦電(dian)池(chi)的(de)轉換(huan)效(xiao)(xiao)率、穩定(ding)性和(he)降低(di)(di)鉛污染(ran)，有(you)(you)初(chu)創(chuang)企業(ye)推(tui)出的(de)單結(jie)組(zu)件(jian)(jian)能(neng)量(liang)轉換(huan)效(xiao)(xiao)率已(yi)超過17%，接近多晶硅組(zu)件(jian)(jian)的(de)轉換(huan)效(xiao)(xiao)率，并且理(li)(li)論成(cheng)本(ben)更低(di)(di)。本(ben)研(yan)(yan)究(jiu)工(gong)(gong)作針對傳統三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦光伏(fu)器(qi)件(jian)(jian)穩定(ding)性差(cha)的(de)特點，從成(cheng)膜(mo)(mo)機(ji)理(li)(li)上提(ti)出了(le)(le)量(liang)子(zi)阱/三(san)維(wei)鈣(gai)鈦(tai)礦復合結(jie)構的(de)有(you)(you)效(xiao)(xiao)調控手段(duan)，有(you)(you)望從根本(ben)上提(ti)高(gao)器(qi)件(jian)(jian)的(de)使用壽(shou)命(ming)，降低(di)(di)器(qi)件(jian)(jian)的(de)制備成(cheng)本(ben)，為工(gong)(gong)業(ye)化生(sheng)高(gao)效(xiao)(xiao)穩定(ding)鈣(gai)鈦(tai)礦太陽能(neng)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)了(le)(le)新的(de)技術途徑。

Advanced Materials是材料(liao)學(xue)科(ke)世(shi)界(jie)頂尖期刊，在國(guo)際材料(liao)領域享譽盛名(ming)，當前影響(xiang)因子27.39。該研究(jiu)工作受(shou)到(dao)國(guo)家自然科(ke)學(xue)基金委、深圳市科(ke)創委以(yi)及深圳職(zhi)業技術學(xue)院(yuan)的資助。

（霍夫曼(man)先進(jin)材料(liao)研究院）