太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。它被认为是解决人类能源短缺以及环境污染问题的主要方法之一。基于新的材料体系和新的物理机制，发展高转换效率、低成本的新型太阳能电池是目前的主要研究方向。本研究团队的研究主要集中在以下几个方面：

1）钙钛矿太阳能电池

近年来，以钙钛矿电池为代表的新型太阳能电池研究受到广泛关注。其光电转换效率在短期内从3.8%迅速提升到了20%左右。2013年，Science杂志将其列为十大科技突破之一，2014年5月Science又报道该类太阳能电池效率有望最终突破25%，具有极大商业市场竞争力。

如图所示，钙钛矿太阳能电池由上到下分别为FTO导电玻璃、电子传输层（ETM）、钙钛矿光敏层、空穴传输层（HTM）和金属电极。深入理解每一层对电池性能的影响(J. Mater. Chem. A, 2015, 3,16445)、界面特性是如何影响载流子的分离与输运过程(Small, 2015, submitted)、电池在环境中不稳定的本质等(Adv. Funct. Mater, 2015, Online)，将会大大提高电池的转换效率和推进其商业化的速度。

2）光电化学电池

半导体与电解质接触在固-液界面形成界能量垒，分离光生的电子空穴对，在两个电极(即半导体电极和金属对电极)上进行电化学反应，导致产生电或通过电极、溶液的化学变化生成化学产物。本课题组主要是通过设计异质结构、掺杂、合成新的催化剂(Nano Res. 2015, 8, 3524、ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 17200)等，基于光电化学电池(PEC)过程实现高效光解水制氢气。如图所示，我们设计的硅纳米线/氧化钛薄膜/ZnIn₂S₄纳米片复合结构的光电化学电池负极。

3）其它新型的太阳能电池

课题组正在研究的其它新型的太阳能电池包括染料敏化、量子点敏化、固态异质结等(Adv. Mater. 2013, 25, 1109、J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2089, Nano Energy, 2012, 1, 91)。