半导体材料被广泛应用于太阳能电池和光电化学领域,解决人类社会目前面临的能源危机和环境污染,而受到科研人员的广泛关注。针对不同的应用,研发出具有不同特性的半导体材料,是进一步提升太阳能电池转换效率和半导体光电化学性能的关键因素。本论文将以p型Cu基半导体材料为研究对象,通过对不同Cu基半导体材料进行结构设计,探究其相应的光电化学性能和太阳能电池性能,以期望制备获得具有良好稳定性的无机空穴传输层和光电化学特性的p型半导体材料,促进其在太阳能电池和光电化学领域的应用研究。本论文主要研究内容包括:1.CuSCN作为钙钛矿太阳能电池空穴传输层的研究采用旋涂法制备p型CuSCN无机空穴传输层,通过UV紫外照射处理和制备温度的综合调控,有效提高了CuSCN薄膜的结晶质量,抑制不完全结晶沟壑的形成,促进钙钛矿吸收层结晶质量的提升,进而提升钙钛矿太阳能电池的开路电压和填充因子。最终,经过优化的CuSCN薄膜作为空穴传输层,其光电转换效率相较于未优化CuSCN薄膜提升了4.57倍。2.氢化CuGaO₂材料的制备及其光电化学性能研究通过水热法成功制备出粉末状的CuGaO₂（CGO）,并对其进行氢化处理,以期改善其光电化学特性。研究结果表明:氢化后的CGO-180H样品,相较于纯相CGO样品,具有更好的电荷传输及转移特性;同时,氢化也会使样品对可见光区域的吸收大为增强。氢化可以极大提升样品的载流子浓度,造成平带电位的增加和能带弯曲变大,促进半导体/电解液界面处的电荷分离和转移。从而大大提升了CGO的光电流密度,CGO-180H的光电流密度相较于纯相CGO样品有了近8倍的提升。3.p-CuGaO₂/n-CdS异质结的设计及其光催化性能研究本文将水热法制备的CuGaO₂置于CdS的前驱体溶液中,制备出CdS与CuGaO₂物质的量之比为1:0.5、1:1、1:2的复合样品。研究结果表明:当CdS和CuGaO₂的物质的量的比为1:1时,不仅可以有效改善CdS的团聚现象,而且CdS的颗粒可以很好地负载在片状CuGaO₂的表面形成异质结,促进光生载流子电子空穴对的分离。物质的量之比为1:1的CuCaO₂/CdS异质结复合物样品可以有效分离光生电荷,抑制电荷复合,进而使更多的光生载流子可以被输运至半导体/电解液界面并参与氧化还原反应。CuCaO₂/CdS异质结复合物具有最高的降解率,且相对于纯相CdS的降解性能提高了91%,反向证明了1:1的CuCaO₂/CdS异质结复合物具有更强的电荷传输和转移的能力。