多晶矽物理提純技術的研究包括兩個課題:(1)電子束熔煉多晶矽提純技術的研究；(2)區域熔煉多晶矽提純技術研究。
電弧爐電子束熔煉方法實施方案是:首先用高真空電弧爐反復燒結多晶矽，使多晶矽純度達到5N以上；在電子束熔煉的最後階段，在保護氣體中加入含氧、含氫和含氯氣體，它們與雜質B反應生成揮發性物質，從而達到去除雜質的目的；初步純化的材料在區熔單晶爐中進壹步純化至太陽能水平或以上。
電弧爐電子束熔煉的關鍵技術在於熔融多晶矽在真空中定向凝固，使表面的雜質揮發。主要問題是如何將熔體中的雜質輸送到熔體表面，使其從表面揮發。當熔體體積較大時，其中的雜質往往不能及時輸送到表面。為了解決這壹問題，可以快速抽出保護氣體，使氣相中的雜質濃度始終較低，使熔體中的雜質盡快揮發；另壹個問題是與坩堝直接接觸的多晶矽沒有完全熔化，這不利於雜質轉移到液相和氣相中。電磁等離子體法可以解決這個問題，使熔體不直接接觸坩堝壁，從而增加熔體的表面積，使熔體中的雜質盡快蒸發。由於元素B的飽和蒸氣壓(10-4Pa)遠低於Si的飽和蒸氣壓(10-1Pa)，用這種方法不能去除雜質B，需要在提純的最後階段向熔體中吹入氣體以提高B的飽和蒸氣壓..
區熔法的顯著特點是不使用坩堝盛裝熔融矽，而是依靠矽的表面張力和電磁力在高頻電磁場的作用下支撐局部熔化的矽液。因此，區熔法又稱為懸浮區熔法。區熔提純的原理是根據熔融晶體重結晶過程中固相和液相雜質濃度的不同，去除多晶矽中含有的碳、磷等雜質。區域熔融提純法最大的優點是能耗比傳統方法降低60%以上。目前，區域熔融提純法是最有可能替代傳統工藝生產太陽能級多晶矽材料的方法。REC公司已於2006年在其新工廠開始使用區域熔融提純法。
該研究方向的目標是開發具有自主知識產權的物理太陽能級多晶矽提純技術並實現產業化，減少多晶矽提純過程中的環境汙染和能源消耗，降低光伏發電成本。
三年內獲得科研項目3-5項，申請國家專利2-3項，在國家核心期刊發表研究論文3-5篇，培養博士、碩士研究生6名。
第二，矽薄膜太陽能電池材料的研究。
矽薄膜太陽能電池材料的研究內容包括:1，非晶矽薄膜的研究；2.多晶矽薄膜材料的研究。
目前，單晶矽和多晶矽是應用最廣泛的太陽能電池材料，但由於生長工藝的復雜性和矽材料的浪費，晶體矽的成本居高不下。因此，薄膜矽太陽能電池被認為是大幅降低成本的根本途徑，是未來矽太陽能電池的熱點和主流方向，將在太陽能電池市場占據主導地位。矽基薄膜太陽能電池的材料主要包括非晶矽薄膜和微晶矽薄膜。
1和非晶矽薄膜的研究
非晶矽薄膜太陽能電池光吸收系數大，所需薄膜厚度比其他材料小得多。制造工藝簡單，能耗低，可實現大面積連續生產；可以用玻璃或不銹鋼做基板，容易降低成本；可以做成疊層結構，提高效率等。然而，非晶矽薄膜太陽能電池也存在壹些主要問題，如Staebler-Wronsk效應、沈積速率低以及薄膜沈積過程中存在大量雜質等，影響了薄膜的質量和電池的穩定性。為了解決上述問題，實驗室計劃探索在玻璃襯底上濺射或PECVD生長ZnO薄膜的工藝，以獲得晶粒尺寸可控、光電性能優異的高質量ZnO多晶薄膜，研究ZnO薄膜折射率的變化以及元素摻雜對電導率、透光率和減反射的影響。進壹步改進矽薄膜的PECVD生產工藝，優化溫度(T)、壓力(P)、頻率(F)、電壓(V)和化學源(S)等參數，降低電子或空穴陷阱濃度，減少電子-空穴復合中心和復合幾率，進壹步提高電池轉換效率；研究ZnO薄膜的表面處理技術和緩沖層設計，降低電池的光致衰減效應；改進制備工藝，提高大面積非晶矽薄膜的穩定性。
2.微晶矽薄膜的研究。
非晶矽薄膜太陽能電池效率的光致不穩定性是由材料微結構的亞穩態特性決定的，因此S-W效應不容易被完全消除。近年來，出現了多晶(微)矽薄膜電池。用多晶矽薄膜代替非晶矽薄膜作為電池的活性層，在長期光照下沒有明顯的衰減。在低成本的基材上生長多晶矽薄膜，薄的晶體矽層作為電池的活化層，既能保持晶體矽電池的高性能和穩定性，又能避免S-W效應，有效降低電池成本。
目前多晶矽電池的關鍵問題是材料本身光電性能差，沈積速率低。因此，實驗室在這方面的研究重點主要是提高薄膜的沈積速率，完善高速高質量多晶矽薄膜的沈積相圖數據；研究了沈積壓強和流量對薄膜光電性能的影響以及微結構、光電性能和穩定性的關系，優化了成膜工藝，獲得了光電性能穩定的器件質量和多晶矽薄膜。如何在相對較低的工藝程度下制備低缺陷密度的本征層和低非晶矽含量的微晶矽薄膜，是進壹步提高微晶矽太陽能電池轉換效率的關鍵。
研究目標:在非晶矽和微晶矽薄膜材料的研究中，拓寬光吸收面積，提高光吸收系數，提高光電轉換效率，優化成膜工藝，制備性能穩定、價格低廉的矽基太陽能電池。
三年內獲得科研項目3-5項，申請國家專利2-3項，在國家核心期刊發表研究論文8篇以上，培養博士、碩士研究生9名。
第三，非矽基太陽能光伏材料和技術的研究。
非矽基薄膜太陽能電池的研究內容包括:1、染料敏化納米晶太陽能電池；2.有機-無機復合薄膜太陽能電池:3.CIS薄膜太陽能電池的研究。
1，染料敏化納米晶太陽能電池
目前，圍繞染料敏化納米晶太陽能電池的主要問題有兩個，即液體電池的穩定性和固體電池光電轉換效率的提高。實驗室計劃開展染料敏化劑、固體電解質和新型電極材料的研究。在染料敏化劑方面，主要探索新的有機染料替代常用的Ru絡合物敏化劑，合成TiO _ 2與其他無機半導體化合物的復合材料，實現無機復合材料的敏化，通過摻雜離子位有效改變TiO _ 2的能帶結構，並與金屬或非金屬摻雜敏化。在固體電解質的研究中，利用碳納米管獨特的導電性和材料儲存功能，將鋰鹽和崔鹽填充到碳納米管中，在提高電池性能方面發揮重要作用。填充的碳納米管的外壁接枝有聚合物以改善其與基體的相容性，接枝的復合碳納米管進壹步與基體聚合物復合形成固體電解質層。在新型電極材料的研究中，采用功能性染料敏化納米TiO _ 2多孔膜，利用* *軛聚合物作為空穴傳輸介質，改善聚合物與染料表面的相容性，增強界面電荷註入和傳輸速率，在導電玻璃與多孔TiO _ 2界面引入致密的阻擋層，降低背電子傳輸的幾率，研究聚合物成膜過程，提高其在染料敏化TiO _ 2空穴中的填充效率。為了提高電池的轉換效率，采用水熱法和電化學法合成了納米管和核殼納米粒子等二氧化鈦納米結構。探索非二氧化鈦無機納米電極材料，如氧化鋅、硝酸鋇、硝酸鋅等。
2.有機-無機復合薄膜太陽能電池
20世紀80年代發展起來的有機-無機復合半導體材料，通過結構和功能的復合，既具有有機材料的設計多樣性、柔性和可加工性的優點，又具有無機材料的高載流子遷移率和穩定性的優點，往往產生協同優化效應。它們是壹種具有半導體性質的新型復合功能材料，含有兩種或兩種以上的有機和無機成分，成為未來能源發展的關鍵材料之壹。
有機-無機復合太陽能電池結構簡單。壹般通過簡單的旋塗工藝或真空蒸鍍技術在透明導電玻璃上制作有機和無機層，制成體異質結結構，然後真空蒸鍍鋁電極。有機層的主要作用是實現寬光譜和高效率的光吸收，而無機半導體材料的作用是實現電荷分離和提高輸運性能。這樣，原則上可以避免必須使用窄帶隙半導體材料來實現寬光譜吸收的限制，而是可以使用具有光、熱和化學穩定性的寬帶隙半導體材料，壹方面可以解決窄帶隙半導體材料中常見的光腐蝕、光致降解等問題，另壹方面可以使用低成本、環境友好的寬帶隙半導體材料，如ZnO、TiO2等，減少生產過程中廢棄物對環境的汙染。而有機半導體載流子遷移率低，穩定性差，有機-無機復合半導體結構穩定性差，導致電池性能和工藝重復性差。
實驗室將重點研究有機-無機復合半導體材料在光、熱等外場作用下的結構演化、控制與穩定，高載流子遷移率的有機-無機復合半導體材料，有機-無機復合半導體材料結構與長程載流子輸運性能的關系，實現高載流子遷移率的途徑，合成各種新型有機小分子，篩選高量子產率的有機分子作為光吸收層，系統研究有機半導體材料和無機半導體材料組成的各種體系。
3.CIS薄膜的研究。
CIS薄膜太陽能電池是由銅、銦、硒等金屬元素組成的直接帶隙化合物半導體材料。它的可見光吸收系數是所有薄膜電池材料(a-Si、CdTe等)中最高的。)，但原材料消耗遠低於傳統晶體矽太陽能電池，發展前景廣闊。CIS太陽能電池有三個突出特點:①轉換效率高，CIS是最有前途的高效薄膜太陽能電池光伏材料。(2)制造成本低:CuInSe2是直接帶隙材料，光吸收率高達105，最適合做太陽能電池的薄膜，電池厚度可達2 ~ 3微米，減少了昂貴的材料消耗。其成本是晶體矽太陽能電池的1/2 ~ 1/3。③電池性能穩定。薄膜太陽能電池的研究和開發正在利用實驗室中的薄膜生長系統進行。通過改變CIS薄膜太陽能電池的窗口材料，進壹步提高了轉換效率。目前采用ZnO薄膜作為窗口材料，將轉換效率從6.5%提高到9.5%。
研究目的:提高CIS薄膜太陽能電池的轉換效率，改進制備工藝，為產業化奠定基礎。繼續提高燃料敏化太陽能電池各組件的性能，不斷提高電池的光電轉換效率。研發基於有機-無機復合半導體材料的薄膜太陽能電池，提高其結構穩定性和光電轉換效率，降低材料生產成本。
三年間獲得科研項目2-3項，申請國家專利3項，在國家核心期刊發表研究論文10余篇，培養博士、碩士研究生12人。
建立光伏材料省級重點實驗室的總體目標是:攻克光伏材料與技術發展中的關鍵技術難題，不斷創造新成果，開發新技術，開展工程化研究，為產業化提供成熟的、配套的技術、工藝、設備和新產品；實行開放服務，接受行業或部門、企業、科研機構等單位委托的工程技術研究、設計、試驗和成套技術服務，為其成果推廣提供咨詢；培養和聚集相關專業高層次工程技術人才和管理人才，為本省行業和企業提供工程技術人才培訓；開展多種形式的國際國內科技合作與交流，開展相關標準制定工作和行業信息服務，促進行業和領域的技術發展。