能源问题是人类在今后 50 年面临的最大挑战之一。利用纳米材料与纳米效应构筑能源纳米器件，以获得并储存清洁、环境友好的可再生能源，是物理化学研究的一个热点领域。该方向的研究不仅带来科学上的创新，而且对国家能源安全和碳排放控制都有着极为重要的意义。本报告将围绕能源转化与存储技术，介绍薄膜光伏器件和锂电储能器件中的材料与界面研究。在能源转化方面，我们制备了高性能的有机钙钛矿电池，并利用扫描探针技术研究有机光伏器件内部电场分布及其对性能的决定性作用。在能源存储方面，我们制备了高能量密度的锂硫电池，利用一系列尺寸可控的硫纳米粒子深入研究锂硫正极中电荷转移动力学对电池比容量、倍率性能和循环寿命的决定性影响。在充分理解充放电动力学的基础上最终获得了能展现理论容量和理论放电行为的高性能锂硫电池。