长期从事表面科学及太阳能电池研究。已在Science、Physical Review Letters 等国际主流学术期刊上发表论文150多篇，引用达5400多次，H因子40，并有近60项中国和美国专利。在表面物理领域，首次利用线性光学衍射术研究表面扩散，成功研究了扩散的各向异性，表面覆盖度的关系和杂质效应，解决了表面扩散测量中长期困扰人们的难题；合作发明了扫描极化显微镜，并利用该显微镜首次发现，在室温条件下在云母表面形成的水膜具有“类冰”结构。这一结果深化了人们对“水”的认识，开创并激发了此领域一系列的理论与实验工作；利用原子力显微镜(AFM)进行了摩擦学的研究，特别是对原子尺度的摩擦力进行了定量测量，发现了有机单分子构形的有序度和润滑作用的关系，对于理解摩擦力产生的微观机理和推广其应用都有重要的意义。结合理论计算，对C60 单晶表面在有序-无序相变附近的摩擦力和粘附力进行了定量研究，证明了C60 转动自由度对能量耗散没有影响；利用STM 研究纳米隧道结，首次从实验上证实了量子电容现象，这一结果对于纳米电子器件中纳米隧道结构造有明显的指导意义；发展了基于STM测量单个原子/分子表面扩散的新模式，拓展了STM测量表面扩散的时域及空域分辨范围。在太阳能电池领域，研制了基于国内技术的具有产业化前景的铜铟镓硒薄膜太阳能电池设备, 整体上提升了国产设备的设计及制造能力；制备的铜铟镓硒小片太阳能电池效率达到21.3%，组件效率超过15.6%，相关指标为大中华区最好水平, 进入世界前列；在CIGS和CZTS薄膜精细生长调控，CIGS和CZTS薄膜参杂调控，器件的各个界面调控，缓冲层无镉化， 柔性CIGS电池，及超薄CIGS电池等方面进行了一系列深入研究并取得了重要成果。此外，课题组还利用扫描隧道显微术等技术揭示CIGS及CZTS光吸收层微观能带结构，利用各种表征手段研究了CIGS及CZTS薄膜的内部缺陷，丰富了器件物理的理解， 并为进一步改善和提高器件的效率奠定了基础。课题组的部分CIGS电池成果已实现产业转化。