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　　太阳能取之不尽用之不竭，是真正意义上的绿色、洁净能源。薄膜太阳电池不但可以构建大规模的发电站，还可以作为便携式电源应用于各种移动设备上，具有广泛的应用前景。薄膜太阳电池具有质轻、柔性、材料丰富易得、器件性能易控等优点，可通过旋涂、卷对卷印刷、喷墨打印等技术实现高效、大规模生产。同时，光解水制氢及模拟植物光合作用制备

　　（1）染料敏化太阳电池:染料敏化纳米晶太阳电池的基本结构主要由透明导电基片（FTO或ITO glass）、多孔纳米晶二氧化钛薄膜（mesosopic TiO2membrane）、染料敏化剂（dye）、电解质（liquid or solid electrolyte）和对电极（counter electrode）组成。染料敏化太阳能电池的研究主要集中在电池的这几个组成部分上，通过对染料敏化太阳能电池的各功能组成部分的性能进行改善，以提高整体电池的效率及稳定性。

　　1）TiO2薄膜光电极材料及新型宽禁带半导体光电极（如ZnO）材料制备技术，如高结晶性能、高比表面积的TiO2等薄膜光电极的低温生长机理、多形态可控制备机理等；建立掺杂TiO2等功能薄膜的常压MOCVD和热CVD大面积制备技术，为研发新型高效太阳能电池提供材料设计思想，关键制备技术与基础理论基础；薄膜光电极与染料分子的能带匹配以及与太阳光谱的配合设计；光生载流子的分离和传输机制；以及光生载流子在有机/无机材料界面上的复合、散射等问题的研究；以期进一步提高光电转换效率，拓宽应用范围。

　　2）深入理解微观尺度界面电荷转移和传输为基础，来进行更合理的敏化剂设计、更高电子输运能力的纳米晶薄膜制备和更高性能的电解质开发，从而探索该器件是否可以实现更高的功率转化效率；重点探索新的器件设计理念和先进的软物质电荷转移和输运体系及其相关的基本物理化学问题，最终研究目标是逐步发展具有自主知识产权的低价长寿高效光伏电池技术等。

　　有机、聚合物太阳电池具有全固态的光敏层，其器件结构、制备、封装工艺都相对简单。目前，单结电池器件转换效率已经超过8%。共轭有机、高分子材料具有功能化基团与分子结构的可调性，未来全波段太阳光吸收材料的创制以及叠层器件制备工艺的成熟会使器件的转换效率超过20%，应用前景广阔。目前，主要紧密围绕有机/聚合物光伏基本科学问题，在新型有机/聚合物光伏材料体系、有机光伏物理机制、高效率器件等基础层面实现原始创新，并在此基础上实现技术集成，研究有机/聚合物太阳电池的大面积制备技术，推动相关学科的发展，为相关产业的可持续发展奠定坚实的理论和技术基础，满足国家在新能源、新材料等方面的战略需求，使我国在未来国际太阳能技术领域的竞争中占有重要地位。

　　钙钛矿太阳电池是以具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物（简称：钙钛矿）等作为核心光吸收、光电转换、光生载流子输运材料的太阳电池。本方向的研究内容主要包括：

　　1）钙钛矿太阳电池光-电转换基本过程与原理：重点研究钙钛矿太阳电池光电转换过程的机理、理论与模拟，揭示高效钙钛矿太阳电池光-电转换的新机制，发展新结构；建立以性能预测为导向的计算方法与高效钙钛矿太阳电池器件物理模型；提出突破现有框架的新理论与材料设计的计算方法。

　　2）高稳定性宽光谱固态高效钙钛矿太阳电池的设计与可控制备：重点研究新型钙钛矿光电转换材料的设计与制备及其器件应用，发展具有自主知识产权的高效稳定的光-电转换材料体系，包括有机、氧化物与和化合物半导体光伏材料等，提出光电转换材料设计新概念、新理论和新方法等。研究探索新型的高稳定性、宽光谱捕光材料和无机空穴传输材料，并制备出高稳定性、宽光谱、固态高效钙钛矿太阳电池。

　　3）低成本大面积柔性高效钙钛矿太阳电池结构和表面界面工程：通过微纳结构、表面界面工程及其功能调控，研究表面界面结构、微纳结构对光-电转换性能的影响规律，建立和发展界面结构及聚集态结构的原位、实时表征方法，探索实现高效稳定的光伏以及与能源利用相关的光电器件新原理和新结构。采用原子层沉积（ALD）技术，研究探索新型的光阳极核壳结构与势垒层和高孔隙率半导体光阳极，采用卷对卷（ROLL TO ROLL）技术制备出低成本、大面积、柔性、高效金属-绝缘层-半导体（M-I-S）结构钙钛矿太阳电池光伏新材料与技术。

　　半导体量子点由于具有量子尺寸效应，可以通过改变其尺寸调节能级结构，从而调节它们的吸收光谱来匹配太阳光的光谱分布。同时，其固有偶极矩可以使光生电荷快速分离，减少光生载流子复合几率。另外，由于可逆的俄歇效应，量子点能够产生大于1的量子产额。所以，用量子点敏化宽禁带半导体光电极是一条有效提高光电化学太阳能电池的光电转换效率的新途径。本方向的主要研究包括：宽禁带半导体材料表面高质量异质量子点的可控生长和机理研究及其能级调控，通过不同尺寸量子点的组合调控，充分利用阳光中的长波辐射，实现对太阳光的宽光谱吸收，提高电池的光电转换效率；光生载流子在量子点/纳米体系中的分离、输运、复合机理；有机/无机量子点体系中的热电子-空穴倍增效应。

　　模拟植物光合作用（树叶工程）是太阳能利用的一个重要方向，它可以利用太阳能将水和CO2转化为碳氢/碳水化合物和氧气，既能部分的解决能源短缺的问题，又可以缓解温室气体CO2的排放。但当前的研究仍停留在实验室阶段，太阳能的能量转换效率太低，亟待开发高效的宽太阳光谱响应光催化剂，制备碳氢燃料能源载体，真正实现碳氢循环利用。

　　1)加强基础领域的研究，尤其强化光生载流子分离、传输及反应等微观过程的机理研究，为催化剂的设计提供理论指导；

　　2)加强学科间交叉融合，从不同领域汲取营养，如借鉴生物光合过程、光伏电池p-n结及光电催化原理等，扩展光催化剂设计思路；

　　3)借助于材料科学发展的新方法和新思路，制备高效、稳定、具有可见光响应的新型光催化剂；