近日，我(wo)校(xiao)霍(huo)夫(fu)曼先(xian)進材料研究院諾獎團隊在(zai)(zai)利用高(gao)能同步輻(fu)射對(dui)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)的形成(cheng)機(ji)理研究領(ling)域取得(de)重(zhong)要進展：研究團隊采用高(gao)能掠入射角X射線衍射實時表征了在(zai)(zai)三(san)維鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)表面(mian)通(tong)過(guo)旋涂長(chang)鏈(lian)(lian)有機(ji)銨鹽溶液(ye)法所制(zhi)備鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)形成(cheng)過(guo)程，明確(que)了與(yu)長(chang)鏈(lian)(lian)有機(ji)銨分子(zi)(zi)發(fa)生反(fan)(fan)應的反(fan)(fan)應物；并(bing)通(tong)過(guo)追(zhui)蹤反(fan)(fan)應產物在(zai)(zai)熱退火(huo)前后的晶體(ti)結構(gou)演變，探究了鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)子(zi)(zi)阱(jing)形成(cheng)過(guo)程的具體(ti)路(lu)徑(jing)。這一(yi)研究成(cheng)果發(fa)表在(zai)(zai)材料領(ling)域國際頂尖期刊(kan)《先(xian)進材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上(shang)，論文(wen)第一(yi)作(zuo)者為(wei)霍(huo)夫(fu)曼先(xian)進材料研究院胡漢林(lin)副教授，深(shen)圳職業技術學(xue)院為(wei)論文(wen)第一(yi)完成(cheng)單位。

有機-無機雜化(hua)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能電(dian)(dian)池，因(yin)其優異(yi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)電(dian)(dian)轉換效(xiao)率(lv)（經認證(zheng)的(de)(de)(de)(de)單結(jie)小面(mian)積(ji)有機-無機雜化(hua)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太陽能電(dian)(dian)池效(xiao)率(lv)已(yi)達25.5%）、較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)成本以(yi)及優良(liang)的(de)(de)(de)(de)力(li)學柔性(xing)(xing)等特點，在(zai)(zai)新(xin)能源領域展現出了(le)(le)巨大的(de)(de)(de)(de)應用前(qian)景。而基于(yu)ABX3傳統三維(wei)(wei)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)材料(liao)由于(yu)自身的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)遷移，以(yi)及在(zai)(zai)外界(jie)光(guang)、熱、水等因(yin)素(su)下很容易被破壞(huai)，面(mian)臨著長期穩(wen)定性(xing)(xing)差(cha)的(de)(de)(de)(de)問題，嚴重制約了(le)(le)其實際應用。科學工(gong)作者創新(xin)地(di)通過(guo)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)修飾傳統的(de)(de)(de)(de)三維(wei)(wei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)方(fang)法來制備具有量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三維(wei)(wei)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)太陽能電(dian)(dian)池，使得所(suo)制備的(de)(de)(de)(de)器(qi)件(jian)具有良(liang)好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)輻照、耐(nai)高溫和耐(nai)濕度特性(xing)(xing)。現有的(de)(de)(de)(de)報(bao)道主要集(ji)中在(zai)(zai)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)和穩(wen)定性(xing)(xing)，但對于(yu)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)形成機理卻鮮(xian)有報(bao)道，尤其是對在(zai)(zai)不(bu)同條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)生長機理并不(bu)清楚。

為此，我校研究(jiu)團隊采用高(gao)能同步輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實(shi)時表征(zheng)了(le)(le)(le)在三(san)(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)表面通(tong)過旋涂長(chang)鏈有機(ji)銨(an)鹽溶液(ye)法所制備(bei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)阱形(xing)成(cheng)過程，在了(le)(le)(le)解(jie)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)生(sheng)長(chang)機(ji)理(li)(li)的(de)(de)前(qian)提下(xia)，研究(jiu)了(le)(le)(le)不同反(fan)應(ying)條件(jian)(jian)對鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)相純度和取向有序性(xing)產生(sheng)影響。該(gai)項成(cheng)果從化(hua)學反(fan)應(ying)的(de)(de)機(ji)理(li)(li)上確定(ding)了(le)(le)(le)與長(chang)鏈分子(zi)(zi)(zi)反(fan)應(ying)的(de)(de)反(fan)應(ying)物，明(ming)確了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)形(xing)成(cheng)機(ji)理(li)(li)，探(tan)究(jiu)了(le)(le)(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)阱的(de)(de)調控(kong)與器(qi)(qi)件(jian)(jian)效(xiao)(xiao)率(lv)以及穩定(ding)性(xing)的(de)(de)本(ben)(ben)質聯系，并指出(chu)了(le)(le)(le)有效(xiao)(xiao)的(de)(de)調控(kong)手段，建立了(le)(le)(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)阱/三(san)(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構薄膜最基礎(chu)理(li)(li)論(lun)依據。鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)優越的(de)(de)材料性(xing)能預示(shi)著(zhu)理(li)(li)論(lun)上它具備(bei)打破現有傳(chuan)統(tong)光伏(fu)格局的(de)(de)能力，目前(qian)科研領域正在關注單結鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)電(dian)池的(de)(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)、穩定(ding)性(xing)和降低鉛(qian)污(wu)染(ran)，有初(chu)創企業(ye)(ye)推出(chu)的(de)(de)單結組件(jian)(jian)能量(liang)(liang)(liang)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)已超過17%，接近多晶硅(gui)組件(jian)(jian)的(de)(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)，并且理(li)(li)論(lun)成(cheng)本(ben)(ben)更低。本(ben)(ben)研究(jiu)工(gong)作針(zhen)對傳(chuan)統(tong)三(san)(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)光伏(fu)器(qi)(qi)件(jian)(jian)穩定(ding)性(xing)差的(de)(de)特點，從成(cheng)膜機(ji)理(li)(li)上提出(chu)了(le)(le)(le)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)阱/三(san)(san)維(wei)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結構的(de)(de)有效(xiao)(xiao)調控(kong)手段，有望從根本(ben)(ben)上提高(gao)器(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)使用壽(shou)命，降低器(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)制備(bei)成(cheng)本(ben)(ben)，為工(gong)業(ye)(ye)化(hua)生(sheng)高(gao)效(xiao)(xiao)穩定(ding)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)太陽(yang)能電(dian)池提供(gong)了(le)(le)(le)新的(de)(de)技術途徑。

Advanced Materials是材(cai)(cai)料學科世界(jie)頂尖(jian)期刊，在國際材(cai)(cai)料領域(yu)享譽盛名，當前(qian)影(ying)響因子(zi)27.39。該研究工作受到國家(jia)自(zi)然科學基金委、深圳市科創委以及深圳職業技術學院的資助(zhu)。

（霍夫曼(man)先進材料研究院）