近日，我?；舴蚵冗M(jìn)材料研究院諾獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)在利用高能同步輻射對(duì)鈣鈦礦量子阱的形成機(jī)理研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展：研究團(tuán)隊(duì)采用高能掠入射角X射線(xiàn)衍射實(shí)時(shí)表征了在三維鈣鈦礦表面通過(guò)旋涂長(zhǎng)鏈有機(jī)銨鹽溶液法所制備鈣鈦礦量子阱形成過(guò)程，明確了與長(zhǎng)鏈有機(jī)銨分子發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物；并通過(guò)追蹤反應(yīng)產(chǎn)物在熱退火前后的晶體結(jié)構(gòu)演變，探究了鈣鈦礦量子阱形成過(guò)程的具體路徑。這一研究成果發(fā)表在材料領(lǐng)域國(guó)際頂尖期刊《先進(jìn)材料》（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202006238）上，論文第一作者為霍夫曼先進(jìn)材料研究院胡漢林副教授，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院為論文第一完成單位。

有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，因其優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率（經(jīng)認(rèn)證的單結(jié)小面積有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率已達(dá)25.5%）、較低的成本以及優(yōu)良的力學(xué)柔性等特點(diǎn)，在新能源領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。而基于A(yíng)BX3傳統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦材料由于自身的離子遷移，以及在外界光、熱、水等因素下很容易被破壞，面臨著長(zhǎng)期穩(wěn)定性差的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用?？茖W(xué)工作者創(chuàng)新地通過(guò)鈣鈦礦量子阱修飾傳統(tǒng)的三維鈣鈦礦方法來(lái)制備具有量子阱/三維鈣鈦礦復(fù)合結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池，使得所制備的器件具有良好的耐輻照、耐高溫和耐濕度特性?，F(xiàn)有的報(bào)道主要集中在器件的效率和穩(wěn)定性，但對(duì)于量子阱的形成機(jī)理卻鮮有報(bào)道，尤其是對(duì)在不同條件下的鈣鈦礦量子阱生長(zhǎng)機(jī)理并不清楚。

為此，我校研究團(tuán)隊(duì)采用高能同步輻射掠入射角X射線(xiàn)衍射實(shí)時(shí)表征了在三維鈣鈦礦表面通過(guò)旋涂長(zhǎng)鏈有機(jī)銨鹽溶液法所制備鈣鈦礦量子阱形成過(guò)程，在了解鈣鈦礦生長(zhǎng)機(jī)理的前提下，研究了不同反應(yīng)條件對(duì)鈣鈦礦量子阱的相純度和取向有序性產(chǎn)生影響。該項(xiàng)成果從化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理上確定了與長(zhǎng)鏈分子反應(yīng)的反應(yīng)物，明確了鈣鈦礦量子阱的形成機(jī)理，探究了鈣鈦礦量子阱的調(diào)控與器件效率以及穩(wěn)定性的本質(zhì)聯(lián)系，并指出了有效的調(diào)控手段，建立了量子阱/三維鈣鈦礦復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜最基礎(chǔ)理論依據(jù)。鈣鈦礦優(yōu)越的材料性能預(yù)示著理論上它具備打破現(xiàn)有傳統(tǒng)光伏格局的能力，目前科研領(lǐng)域正在關(guān)注單結(jié)鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性和降低鉛污染，有初創(chuàng)企業(yè)推出的單結(jié)組件能量轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)17%，接近多晶硅組件的轉(zhuǎn)換效率，并且理論成本更低。本研究工作針對(duì)傳統(tǒng)三維鈣鈦礦光伏器件穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，從成膜機(jī)理上提出了量子阱/三維鈣鈦礦復(fù)合結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控手段，有望從根本上提高器件的使用壽命，降低器件的制備成本，為工業(yè)化生高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供了新的技術(shù)途徑。

Advanced Materials是材料學(xué)科世界頂尖期刊，在國(guó)際材料領(lǐng)域享譽(yù)盛名，當(dāng)前影響因子27.39。該研究工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金委、深圳市科創(chuàng)委以及深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院的資助。

（霍夫曼先進(jìn)材料研究院）