近日，我校霍夫曼先進(jin)材料研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)諾獎團隊在(zai)(zai)利用高能同步輻(fu)射(she)對鈣(gai)鈦礦量子阱的形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)機(ji)理研(yan)究(jiu)領域取得重要(yao)進(jin)展：研(yan)究(jiu)團隊采用高能掠入(ru)射(she)角X射(she)線衍(yan)射(she)實時表(biao)(biao)征了在(zai)(zai)三(san)維鈣(gai)鈦礦表(biao)(biao)面通過(guo)旋涂長鏈(lian)有機(ji)銨(an)鹽溶液法所制備鈣(gai)鈦礦量子阱形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)過(guo)程(cheng)，明確了與長鏈(lian)有機(ji)銨(an)分子發生反應(ying)的反應(ying)物(wu)；并通過(guo)追蹤反應(ying)產物(wu)在(zai)(zai)熱退(tui)火前后(hou)的晶體(ti)結構演(yan)變，探究(jiu)了鈣(gai)鈦礦量子阱形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)過(guo)程(cheng)的具體(ti)路徑(jing)。這一(yi)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)(cheng)果發表(biao)(biao)在(zai)(zai)材料領域國際頂(ding)尖期(qi)刊《先進(jin)材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上(shang)，論(lun)文(wen)(wen)第(di)一(yi)作者為霍夫曼先進(jin)材料研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)胡漢林(lin)副教(jiao)授，深圳(zhen)職業技術學院(yuan)(yuan)為論(lun)文(wen)(wen)第(di)一(yi)完成(cheng)(cheng)(cheng)單位。

有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)-無機(ji)(ji)(ji)雜化鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池，因其優(you)異的(de)光電(dian)(dian)轉換效(xiao)率(lv)（經(jing)認證的(de)單結小(xiao)面積有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)-無機(ji)(ji)(ji)雜化鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池效(xiao)率(lv)已達25.5%）、較低的(de)成本以及優(you)良的(de)力學(xue)柔性(xing)等特點，在(zai)新能源領域展現(xian)出(chu)了巨大的(de)應(ying)用(yong)(yong)前景(jing)。而基于ABX3傳統(tong)(tong)三(san)維結構的(de)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)材料由于自身(shen)的(de)離子(zi)(zi)遷移，以及在(zai)外界光、熱、水等因素(su)下(xia)很容易(yi)被破壞，面臨著長期穩定性(xing)差的(de)問(wen)題，嚴(yan)重制約了其實際應(ying)用(yong)(yong)。科學(xue)工作(zuo)者創新地通過鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)修飾傳統(tong)(tong)的(de)三(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)方(fang)法(fa)來制備(bei)具有(you)(you)(you)量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)/三(san)維鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)復合(he)結構的(de)太(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池，使得所制備(bei)的(de)器件(jian)具有(you)(you)(you)良好的(de)耐(nai)輻照、耐(nai)高溫(wen)和耐(nai)濕度特性(xing)。現(xian)有(you)(you)(you)的(de)報(bao)道(dao)主要集中在(zai)器件(jian)的(de)效(xiao)率(lv)和穩定性(xing)，但對于量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)的(de)形成機(ji)(ji)(ji)理(li)卻鮮有(you)(you)(you)報(bao)道(dao)，尤其是對在(zai)不同條件(jian)下(xia)的(de)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)生長機(ji)(ji)(ji)理(li)并不清楚。

為(wei)此，我(wo)校研(yan)(yan)究(jiu)團隊采用高(gao)能同(tong)(tong)步(bu)輻(fu)射掠入射角X射線衍射實時表(biao)征了(le)在三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)表(biao)面通過(guo)旋涂長(chang)鏈有機(ji)(ji)銨鹽(yan)溶(rong)液(ye)法所制(zhi)備鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)(liang)子阱形(xing)成(cheng)(cheng)過(guo)程，在了(le)解鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)生(sheng)長(chang)機(ji)(ji)理(li)的(de)(de)(de)前(qian)提下，研(yan)(yan)究(jiu)了(le)不同(tong)(tong)反應(ying)條件(jian)(jian)(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)(liang)子阱的(de)(de)(de)相純度和(he)取向有序(xu)性產(chan)生(sheng)影響。該項(xiang)成(cheng)(cheng)果(guo)從(cong)化學反應(ying)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)理(li)上(shang)(shang)確定了(le)與長(chang)鏈分子反應(ying)的(de)(de)(de)反應(ying)物，明確了(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)(liang)子阱的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)機(ji)(ji)理(li)，探究(jiu)了(le)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)量(liang)(liang)(liang)子阱的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)與器件(jian)(jian)(jian)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)以及穩(wen)(wen)定性的(de)(de)(de)本質聯系(xi)，并指出(chu)了(le)有效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)手段(duan)，建立了(le)量(liang)(liang)(liang)子阱/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)復合(he)結構(gou)薄膜最基礎(chu)理(li)論依據。鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)優越的(de)(de)(de)材(cai)料性能預示(shi)著(zhu)理(li)論上(shang)(shang)它具備打破現(xian)有傳統光伏格局(ju)的(de)(de)(de)能力(li)，目前(qian)科(ke)研(yan)(yan)領域正在關注(zhu)單結鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)電(dian)池的(de)(de)(de)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)、穩(wen)(wen)定性和(he)降低(di)鉛污染，有初創(chuang)企(qi)業推出(chu)的(de)(de)(de)單結組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)能量(liang)(liang)(liang)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)已(yi)超過(guo)17%，接近多晶硅組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)轉換效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，并且理(li)論成(cheng)(cheng)本更(geng)低(di)。本研(yan)(yan)究(jiu)工作針對傳統三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)光伏器件(jian)(jian)(jian)穩(wen)(wen)定性差(cha)的(de)(de)(de)特點(dian)，從(cong)成(cheng)(cheng)膜機(ji)(ji)理(li)上(shang)(shang)提出(chu)了(le)量(liang)(liang)(liang)子阱/三(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)復合(he)結構(gou)的(de)(de)(de)有效(xiao)(xiao)調(diao)控(kong)手段(duan)，有望(wang)從(cong)根本上(shang)(shang)提高(gao)器件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)使用壽命，降低(di)器件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)制(zhi)備成(cheng)(cheng)本，為(wei)工業化生(sheng)高(gao)效(xiao)(xiao)穩(wen)(wen)定鈣(gai)(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)太陽能電(dian)池提供(gong)了(le)新的(de)(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材(cai)料學(xue)科(ke)世界頂尖期刊(kan)，在國際材(cai)料領(ling)域享(xiang)譽(yu)盛名，當(dang)前(qian)影響因子27.39。該研究(jiu)工作受到國家自然科(ke)學(xue)基(ji)金委、深(shen)圳市科(ke)創委以及深(shen)圳職業技(ji)術學(xue)院的資助(zhu)。

（霍夫(fu)曼先進材料研究院）