利用光伏效应将太阳能直接转变成电能，在双碳工程、新能源技术等面向国家和社会重大需求的研究领域具有战略意义。揭示光电转换体系的光物理机制，阐明影响光电转换材料性能的关键物理化学因素，对于通过理性设计优化光电转换材料和器件的工作效率和长期稳定性具有重要的科学意义。我们自主研发了系列瞬态光电测试技术、原位实时光谱技术和传统时间分辨光谱技术，建立了宽时域光电转换动力学分析方法，围绕光电转换体系中“微观材料结构与宏观器件性能的内在关联”、“缺陷态热力学分布对载流子动力学过程的影响规律”、“离子迁移与电荷传输/复合的耦合机制”等科学问题，开展了系统性的基础研究工作。

（1）开发了多种原位实时光谱检测新技术，实现了多晶半导体材料微纳形貌与电子结构演化的可视化监控。</b>基于光学共聚焦原理搭建了结晶过程的原位、实时光谱测控平台（作用光波长400 ~ 900 nm，帧速500 s⁻¹ ），实现了对钙钛矿多晶微纳形貌和电子结构的演化过程的可视化分析，揭示了多晶形貌和电子结构对其光物理性能的影响机制，基于配体工程和结晶动力学调控，提出了优化高效活性层的化学策略。

（2）建立了检测缺陷态分布的新方法，揭示了缺陷态对光电转换过程的影响规律。</b>发展了多种时间分辨光电和电化学方法，以及定量检测光伏器件缺陷态态密度分布的标准方法（能量分辨率2 meV，时间分辨率50 ns）。运用这些新方法并结合时间分辨光谱厘清了缺陷态热力学分布与载流子传输/复合过程的内在关联，为优化高效光伏材料与器件提供了重要理论依据。

（3）发展了离子迁移动力学表征技术，阐明了离子迁移与光生电荷动力学过程之间的耦合机制。</b>离子迁移诱导的表界面电荷累积效应是钙钛矿光伏器件性能衰退的核心因素之一，但在器件水平上研究离子-载流子耦合机制具有很大的技术难度。受光学门控技术启发，我们在先期发展的时间分辨电荷抽取技术的基础上，进一步建立宽时域-高速电学门控瞬态光电测量技术（探测时间窗口μs ~ min，时间分辨率50 ns），实现了对离子-载流子耦合态的动力学研究，建立了描述光伏器件中离子-载流子作用机制的“极化诱导缺陷态”物理模型。