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(上海材料研究所，上海市工程材料应用与评价重点实验室，上海 200437)

0 引 言

新能源的开发是解决能源危机的重要途径之一，作为新能源中的重中之重，太阳能的开发和利用得到了全世界的关注。光电材料是指具有光能和电能相互转换功能的一类材料，包括光催化材料、发光材料以及光伏材料等。理论研究表明，当禁带宽度在1.0～1.6 eV时光电材料具有较高的太阳能转换效率[1]。目前，光电材料按化学成分可分为硅、Ⅲ～Ⅴ族化合物、硫族化合物、金属氧化物、钙钛矿型金属卤化物和有机聚合物等。其中，硅基光电材料已实现规模化生产，但其光电转换机制决定了只有当光的能量超过禁带宽度时才能产生电流，这就导致了太阳能转化的难题，即小的禁带宽度能吸收更多太阳光子，产生较大电流但电压不足；大的禁带宽度能产生较大电压但电流有限，大部分太阳光子不能被吸收。因此，硅基光电材料的转换效率达到了当前概念和技术手段的极限[2]。若要获得更高的转换效率，硅基光电器件的结构将更加复杂，价格也更昂贵。其他新型光电材料在实际应用中也面临着诸多限制，其中最主要的一个因素是光电转化效率低。由于存在光子吸收损耗、光生载流子复合和阻抗等因素，光电器件在工作时的短路电流、开路电压和填充因子均低于肖克利-奎塞尔(S-Q)理论极限值，因此其光电转化效率也远低于S-Q理论极限值。如何提高光电转换效率，降低制备成本，是光电材料获得广泛应用所面临的首要问题。……