薄膜光电器件，如光伏电池，光探测器和发光二极管等，通常由夹在底电极和顶电极之间的多层薄膜组成。此类器件的能带结构不仅决定于各层本身的能带结构，而且取决于层间的界面效应，是影响载流子传输，进而决定器件性能的关键因素之一。如何准确获取此类垂直封闭型器件的能带结构极具挑战性，特别是在原位工况下。 我们致力于发展原位工况扫描开尔文探针技术，观测有机光伏器件的能带结构，进而揭示材料性质和器件结构对器件性能的影响。但由于非理想的针尖尺寸以及悬臂的串扰，使得测量精准度大打折扣。为此，我们一方面发展了各种定量方法提升测量准确度，另一方面自主研制了超高真空扫描探针系统提高空间分辨率。进一步地，我们将此技术应用于钙钛矿光伏器件，有机光探测器和量子点发光二极管中，在理解器件能带结构的基础上有针对性地调控界面，从而优化能带提升器件性能。