“双碳”规划中太阳能发电将在2050年成为我国第一大电力来源（占比39%），太阳电池技术获得前所未有的发展机遇。光敏活化层产生光生载流子，是光电转换的核心功能材料；按材料属性可分为有机体系、无机（包含有机-无机杂化）体系材料。光电物理转换过程分为三步：光生激子、激子解离和载流子抽取；其工作原理都是光生激子与载流子发生的微观“粒子”能量转换。困扰上述太阳电池材料发展的核心科学问题之一，是载流子复合湮灭对光电转换效率的影响。我们开发融合材料介电属性的新密度泛函方法，以微观模型计算精度和运算速度大幅提升为前提，对介观分子动力学形貌进行空间分割和局部电子态并发计算，结合Kinetic Monte Carlo方法扩展模型空间尺度，实现近宏观 “真实薄膜”中光生载流子输运的理论研究；采用“微观-介观-宏观”多维协同研究策略，揭示了太阳电池材料“元素组成-结构形貌-器件性能”的构效关系，为研发新型、高效太阳电池等光电转换材料铺垫重要的理论基础。