近日，我校霍(huo)夫(fu)(fu)曼先(xian)進(jin)材(cai)料研究(jiu)(jiu)(jiu)院(yuan)諾獎團隊在(zai)利用高(gao)(gao)能同步輻射對鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)機(ji)理研究(jiu)(jiu)(jiu)領(ling)域取得重要(yao)進(jin)展：研究(jiu)(jiu)(jiu)團隊采用高(gao)(gao)能掠入射角X射線衍射實時表(biao)征了(le)在(zai)三(san)維鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)表(biao)面通(tong)過旋涂長鏈(lian)有機(ji)銨鹽溶液法所制(zhi)備鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)形成(cheng)(cheng)過程，明確了(le)與長鏈(lian)有機(ji)銨分子(zi)(zi)發生反(fan)應(ying)的(de)(de)反(fan)應(ying)物；并通(tong)過追蹤反(fan)應(ying)產物在(zai)熱(re)退(tui)火前后的(de)(de)晶體結構演變，探究(jiu)(jiu)(jiu)了(le)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)量子(zi)(zi)阱(jing)形成(cheng)(cheng)過程的(de)(de)具體路(lu)徑(jing)。這一(yi)研究(jiu)(jiu)(jiu)成(cheng)(cheng)果發表(biao)在(zai)材(cai)料領(ling)域國際(ji)頂(ding)尖期刊(kan)《先(xian)進(jin)材(cai)料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論(lun)文第一(yi)作者為霍(huo)夫(fu)(fu)曼先(xian)進(jin)材(cai)料研究(jiu)(jiu)(jiu)院(yuan)胡漢林(lin)副教授，深(shen)圳職業技術學(xue)院(yuan)為論(lun)文第一(yi)完成(cheng)(cheng)單位。

有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池，因其(qi)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換效率（經認證的(de)(de)(de)(de)(de)單結(jie)小面(mian)積有(you)機(ji)-無(wu)機(ji)雜化鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池效率已達25.5%）、較低的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本以(yi)(yi)及(ji)優良的(de)(de)(de)(de)(de)力學柔性等特點，在(zai)新(xin)能(neng)源領域展(zhan)現(xian)出了巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前(qian)景。而(er)基于(yu)(yu)ABX3傳(chuan)統(tong)三維(wei)(wei)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)材(cai)料由(you)于(yu)(yu)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)離子遷移(yi)，以(yi)(yi)及(ji)在(zai)外界光(guang)、熱、水等因素下很容(rong)易被破(po)壞(huai)，面(mian)臨著長期穩定性差的(de)(de)(de)(de)(de)問題，嚴(yan)重制約了其(qi)實際應(ying)用(yong)。科學工(gong)作者創(chuang)新(xin)地(di)通(tong)過(guo)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子阱(jing)修飾傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)三維(wei)(wei)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)方法來制備(bei)具(ju)有(you)量(liang)子阱(jing)/三維(wei)(wei)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)復合結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池，使得(de)所制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)器件(jian)具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐輻照、耐高溫和耐濕度特性。現(xian)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)報道主要集中在(zai)器件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)效率和穩定性，但對于(yu)(yu)量(liang)子阱(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)機(ji)理卻鮮有(you)報道，尤其(qi)是對在(zai)不(bu)同(tong)條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)量(liang)子阱(jing)生長機(ji)理并不(bu)清楚。

為此，我(wo)校(xiao)研(yan)究(jiu)團隊采用高(gao)能(neng)(neng)同步輻射(she)掠入射(she)角X射(she)線衍射(she)實時表征了(le)(le)在三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)表面通過旋涂長(chang)鏈有(you)(you)(you)機銨鹽溶(rong)液法(fa)所(suo)制備(bei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)形成(cheng)過程，在了(le)(le)解(jie)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)生(sheng)長(chang)機理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)下，研(yan)究(jiu)了(le)(le)不同反應條件(jian)對(dui)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相純度和(he)取(qu)向有(you)(you)(you)序性(xing)(xing)產生(sheng)影響。該項成(cheng)果(guo)從(cong)化(hua)學反應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機理(li)上確(que)定了(le)(le)與長(chang)鏈分子(zi)(zi)反應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應物，明(ming)確(que)了(le)(le)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)機理(li)，探究(jiu)了(le)(le)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)與器(qi)件(jian)效率以及(ji)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)質聯(lian)系，并指出了(le)(le)有(you)(you)(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)手段(duan)，建立了(le)(le)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結(jie)構(gou)薄膜(mo)(mo)最基礎理(li)論(lun)(lun)依據。鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)優越的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料性(xing)(xing)能(neng)(neng)預示著理(li)論(lun)(lun)上它(ta)具(ju)備(bei)打破(po)現有(you)(you)(you)傳統(tong)光伏(fu)格局的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力，目前科研(yan)領域正在關(guan)注單(dan)結(jie)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)電池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉換(huan)效率、穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)和(he)降低(di)(di)鉛污染(ran)，有(you)(you)(you)初創(chuang)企業推出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)結(jie)組件(jian)能(neng)(neng)量(liang)(liang)轉換(huan)效率已超過17%，接(jie)近多晶硅組件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉換(huan)效率，并且理(li)論(lun)(lun)成(cheng)本(ben)更低(di)(di)。本(ben)研(yan)究(jiu)工作針對(dui)傳統(tong)三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)光伏(fu)器(qi)件(jian)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點，從(cong)成(cheng)膜(mo)(mo)機理(li)上提(ti)出了(le)(le)量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱(jing)(jing)/三維鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)復(fu)合結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)效調控(kong)手段(duan)，有(you)(you)(you)望從(cong)根本(ben)上提(ti)高(gao)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用壽命，降低(di)(di)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)成(cheng)本(ben)，為工業化(hua)生(sheng)高(gao)效穩(wen)(wen)定鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)太(tai)陽能(neng)(neng)電池提(ti)供了(le)(le)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術途徑(jing)。

Advanced Materials是(shi)材(cai)料學(xue)(xue)科世界頂尖期刊，在國(guo)際(ji)材(cai)料領域享譽(yu)盛名，當(dang)前影響因子27.39。該研究工(gong)作受到國(guo)家自(zi)然(ran)科學(xue)(xue)基金委(wei)、深圳市科創委(wei)以及深圳職業技(ji)術學(xue)(xue)院的資助(zhu)。

（霍夫曼先(xian)進(jin)材料研究院）