在当今社会,能源已经渗入到人类生活的每一个方面。随着传统化石能源的长期消耗,寻找可再生清洁能源已经成为了21世纪人类面临的重要问题之一。太阳能是一种不受地域因素影响,取之不尽用之不竭,便于收集的一种清洁能源。虽然目前传统的晶硅太阳电池效率较高,工艺成熟,但是因其原料需求大,工艺复杂等因素限制了广泛应用。Cu2Zn Sn S4（CZTS）作为一种新型薄膜太阳电池吸收层材料,具有较好的光学和电学性能,环境友好,地球中元素含量分布充足,因而成为了未来新型薄膜太阳电池领域中具有巨大潜力的吸收层材料。经过几十年的发展,虽然CZTS薄膜太阳电池在转换效率上有了很大的提升,但目前离理论转换效率以及产业化差距较大,问题主要体现在电池的开压损失,柔性CZTS薄膜应力以及能带匹配上。基于以上问题本论文展开了以下一系列工作。本文采用共溅射法制备了纵向组分梯度分布的金属预制层,后经硒化处理得到Cu2Zn Sn（S,Se）4（CZTSSe）薄膜。通过对硒颗粒质量,硒化温度以及硒化时间的优化,在刚性衬底上制备出了转换效率为5.31%的CZTSSe薄膜太阳电池。随后采用H2O:HNO3:HF=5:4:1体积比的混合溶液对柔性Ti衬底进行化学抛光来解决衬底粗糙度的问题。研究发现衬底表面的氧化层以及线痕在抛光的过程中可以有效地被混合酸溶液反应掉。当抛光时间为60 s时,衬底表面粗糙度从原来的59.20 nm减小至最小值8.6 nm。表面氧化物的去除以及衬底粗糙度的减小一方面可保证薄膜与背电极的欧姆接触性能,另一方面CZTSSe晶粒的增大可以有效减小载流子复合的几率。当抛光时间为60 s时,在此基础上制备得到的柔性CZTSSe薄膜太阳电池光电性能最佳,其转换效率从1.4%提升至2.19%。为了解决柔性衬底上CZTSSe吸收层中的残余应力以及开压损失问题,采用ANSYS有限元分析软件对“柔性Ti衬底/过渡Ge层/Mo电极层/CZTSSe”结构的应力分布进行模拟计算,发现过渡Ge层的插入可以有效缓解由于热膨胀系数差异较大所产生的热应力。本文首次在CZTSSe薄膜中引入双Ge层,即Ge过渡层和Ge掺杂层。通过掠入射XRD计算发现Ge过渡层的引入可以有效减小CZTSSe薄膜中的残余应力,增加薄膜与衬底的结合力,且Ge过渡层不会在硒化的过程中穿越Mo层扩散至CZTSSe吸收层中。但过厚的Ge过渡层会在其形核过程中产生较大的内应力而增加CZTSSe薄膜的残余应力。Ge掺杂层的引入可以有效促进CZTSSe晶粒的生长,增加光学带隙以及抑制CZTSSe中Sn4+向Sn2+的转变。另外,Ge掺杂层还可以有效解决CZTSSe与Cd S缓冲层能带不匹配的问题。最终在双Ge层的引入下制备得到的柔性CZTSSe薄膜太阳电池的转换效率提升至3.25%。为了进一步减小薄膜的残余应力以及提升柔性CZTSSe薄膜太阳电池的性能,本文在背电极Mo层与CZTS金属预制层中间采用电子束蒸发法制备了Sb薄膜且提出了Sb掺杂下CZTSSe薄膜的生长机理模型。研究发现Sb掺杂层的引入并不会取代Sn在CZTSSe中的晶格位置。在硒化过程中Sb会与Se蒸汽反应生成准液相的Sb2Se3,准液相的Sb2Se3一方面可以有效促进CZTSSe薄膜晶粒的生长,钝化晶界以及减小空间辐射和非辐射缺陷,另一方面还可以降低CZTSSe的形核温度从而实现CZTSSe薄膜的低温制备及其残余应力的降低,最终Sb2Se3会随着硒化温度的升高而完全挥发。当Sb薄膜的厚度为20 nm时,CZTSSe薄膜的静电势波动值从115.9 me V减小至60.7 me V。随后发现相比于Sb薄膜,选用Sb2Se3薄膜作为掺杂源可以避免Cu2Sb S3和Cu2Sb Se3杂相的产生且掺杂效果更好。最终采用Sb2Se3薄膜掺杂层制备得到的柔性CZTSSe薄膜太阳电池表现出最好的光电性能,其转换效率达到4.0%。CZTS中Cu占Zn位产生的反位缺陷是最为常见的一种缺陷,会带来严重的开压损失。基于该情况,本文采用在预制层中引入Cd S薄膜的方法来完成Cd对Zn的替代,进而抑制CuZn反位缺陷的产生。研究发现Cd元素的引入可以有效促进CZTSSe薄膜晶粒的生长,提高吸收层的亲水性能以及改善CZTSSe薄膜与缓冲层Cd S之间的能带匹配现象。当Cd S薄膜的厚度为50 nm时,薄膜的接触角从67.8°减小至51.5°,CZTSSe与Cd S缓冲层之间的CBO也从-0.70 e V增加至-0.20 e V。随后本文通过在预制层之上或之下沉积了50 nm的Cd S开展了CZTSSe薄膜中Cd部分取代Zn的研究,发现当Cd S位于预制层之上时,Cd元素在吸收层体内分布比较均匀。但是当Cd S位于预制层之下时,Cd元素在吸收层的底部集中较多。当预制层之上的Cd S薄膜的厚度为50 nm时可以获得最佳光电性能的柔性CZTSSe薄膜太阳电池,其最高转换效率达到4.41%。