在信息技术高速发展的今天,伴随着人类对能源严重的依赖,能源消费的需求越来越大,可传统化石能源资源却越来越匮乏。为此世界各国不仅在科学技术上支持、也在政策上鼓励开发新能源形式—太阳能发电技术,力求清洁环保又用之不竭,也从另一方面提高能源资源的利用率,开发低能耗的电子器件,来缓解能源紧缺问题。不管是新能源形式的利用,还是低能耗电子器件的开发,都离不开能源材料。ZnO材料就是典型的能源材料,我们在ZnO材料的基础上开发出低能耗的ITO/ZnO+SiO2/ZnOx/TiN阻变存储器(RRAM),不仅具有低电压读取信息的特性,而且还具有可循环操作来改变从高电阻态到低电阻态转换(Set)的电压,我们还研究其阻态切换的机理,将有助于阻变存储器的市场化应用。由于ZnO材料的纳米结构非常丰富,利用其高比表面积可以有助于载流子的传输,我们设计了纳米复合的三明治电极ZnO/Ag/ZnO:Al,将其应用于铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池,有效地提高了太阳能电池的性能,并研究三明治结构电极改善电池性能的内部机理。由ZnS衍生而出的多元硫化物半导体,以CuS基多元化合物为代表,一直展示着其非凡的潜力,占据了能源材料大家族不小的份额,通过研究此类材料面临的困境,我们成功合成了潜力巨大的太阳能电池材料--Cu2BaSnS4-xSex薄膜,解决了Cu2ZnSn(S,Se)4材料中严重限制太阳能电池效率的能带尾态(band tailing)现象,又满足了环境友好的需求(相较于CIGS材料中In为稀缺元素),同时也成功整合获得Cu2BaSnS4-xSex薄膜太阳能电池。同样是ZnS衍生化合物的Cu3SbS4材料,被认为在光电和热电领域很有应用前景的,但至今没有其高质量薄膜材料合成的报导,限制了 Cu3SbS4材料在能源领域的广泛应用。经过探索,我们使用低成本的化学法成功制备出了高质量的Cu3SbS4薄膜材料。