铜锌锡硫Cu2ZnSnS4(CZTS)因其带隙（约1.45eV）与太阳辐射匹配性好、光吸收系数高(＞104cm-1)、元素储量大等优点，受到人们越来越多的关注。通过近十几年的发展，CZTS薄膜太阳电池在器件效率上有了很大的提升，从1997年的2.3％发展到了今天的8.4％，是最具有发展潜力的薄膜太阳电池之一。在其他方面的研究，如:物理特性、元素比例、衬底温度、带隙调节等方面，也都取得了不少的进展。但是也暴露出了几个问题，一个是如何制备出成分均匀的CZTS吸收层并实现其化学计量比的精确控制;另一个是反应机理和相关理论的研究滞后，制约着工艺水平的进一步提升。而后者也是解决前一个问题的关键，只有清楚地了解了CZTS制备过程中的反应机理，才可能在理论的基础上去改变工艺条件制备出成分均匀的CZTS吸收层。　　本论文采用一步共蒸发的方法，主要围绕CZTS的反应机理和反应路径方面展开了一些研究，希望能够推进其相关理论的发展。在CZTS薄膜的制备过程中存在多种反应路径，要想去探索和研究CZTS体系的反应机理和路径，就必须先从二元相入手一步一步地去剖析CZTS的形成过程，然后在二元体系研究的基础上，继续开展了三元体系和四元体系的反应机理的探索。　　二元体系主要包括Cu-S体系、Sn-S体系和Zn-S体系:(1) Cu-S体系中，在Cu-S薄膜的形成过程中，会优先生成Cu2S，但在充足的S蒸汽压下，Cu2S并不稳定，它会继续与S反应，最终生成CuS相。(2) Sn-S体系中，在Sn-S薄膜生长过程中形成的是SnS相，而没有出现Sn2S3和SnS2相。(3) Zn-S体系中，Zn与S反应生成的是ZnS。　　三元体系主要是Cu-Sn-S体系，在Cu-Sn-S薄膜的制备过程中，形成的是Cu2SnS3相和Cu3SnS4相，而这两相的形成，同衬底温度和S压有很大的关系。在Tsub=400℃时，当S压较高时，薄膜中主要是Cu2SnS3相，当S压较底时，薄膜中主要是Cu3SnS4相。在S压充足的情况下，当Tsub≤400℃时，薄膜中主要是Cu2SnS3相，当Tsub≥450℃时，薄膜中主要是Cu3SnS4相。　　通过Cu-Zn-Sn-S四元体系的研究最终确定了CZTS薄膜的反应机理，在CZTS薄膜生长的初期(Tsub=400℃)，首先生成应该是ZnS，其次是生成SnS和CuS。但是SnS饱和蒸汽压较大，不容易稳定地在薄膜表面存在，它会直接与CuS和ZnS反应地生成CZTS，或者迅速地与CuS反应生成Cu2SnS3，然后再与ZnS反应，最终生成CZTS。　　此外，本论文还采用wxAMPS软件对于CZTS薄膜电池的材料特性进行数值模拟，定性地去分析不同的吸收层厚度和缓冲层厚度对于电池性能的影响以及不同载流子浓度与电池器件间的关系。主要结论如下:高效率的CZTS薄膜电池，比较理想的吸收层厚度一般在0.6-2.0um之间，比较理想的CdS缓冲层厚度在50-80nm之间。