基于对清洁新能源的迫切需求，急需发展高效太阳能利用的创新光电转换技术。目前太阳能电池的推广应用还需克服光电转换效率低和成本高的问题，材料的自主创新将引领太阳能电池领域未来的发展。开发新材料、提出新构想、探索新工艺，实现低成本的高效光电转换是该领域目前有待解决的关键科学问题。本课题组“太阳能电池材料与器件”方向聚焦于光电转换体系的共性关键科学问题，围绕具有高光子利用率和转化率的材料体系，设计制备高摩尔消光系数、宽光谱吸收、高稳定性的光吸收材料，探明电荷微观作用机制，发展电极和器件制备新技术，深入开展新型薄膜太阳能电池的前沿研究。 

　　一、研究内容

• 新型钙钛矿材料体系与高性能钙钛矿太阳能电池制造技术 

1. 全光谱响应钙钛矿材料 
2. 高效高稳定性新型钙钛矿材料 
3. 大面积钙钛矿薄膜制备工艺的探索 
4. 高效器件结构的研究与制备 

• 新型硫、氧族光吸收材料 

1. 窄带隙材料的制备 
2. 新型高效中间带材料的设计与合成 

　　二、代表成果 

　　1. 新型钙钛矿材料体系与高性能钙钛矿太阳能电池制造技术 

　　基于电子结构理论，实现材料组成与性能的精确调控，开发高效、稳定的材料体系；利用界面工程系统研究晶界处离子迁移行为，优化载流子分离和传输的动力学过程，实现高效光电转换；基于材料上的突破，开展器件的结构优化设计，探索器件在各种复杂环境条件下的服役行为和失效机理，揭示提高器件性能的新机制。 

　　 

　　

　　CH₃NH₃I对钙钛矿材料CH₃NH₃PbI₃的促进作用（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 12937）

　　2. 新型硫、氧族光吸收材料 

　　材料晶体结构中共存的不同键型结构单元（结构功能区）可以用于协同调控互为制约的多种物理量而实现材料多功能化，本课题组开展了高效中间带的构建，新型p型透明导体、光电转换材料和热电材料等的设计，研制出新型p型透明导电体CuAlS₂等（性能为文献最优）、非铟能源转换材料Cu₂ZnSnS₄（光电转换效率为3%、热电优值ZT为1.0@900K）、Fe掺杂硫化物MgIn₂S₄、窄带隙的铁基材料KBiFe₂O₅、铋氧硫化合物受热时光电性能向超导性能的转变等。 

窄带隙的铁基材料KBiFe₂O₅具有良好的可见光光电效应（Sci. Rep. 2013, 3, 1265） 

高光电转换输出的Bi₂O₂S材料（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 4442） 

高效柔性CIGS太阳能电池（效率 > 14%）

CIGS太阳能电池中试生产线及产品