锌黄锡矿Cu2ZnSn（S,Se）4（CZTSSe）是一种直接带隙半导体且有着带隙可调、光吸收系数较高以及元素来源丰富的优点,因此有希望成为具有广泛发展前景的薄膜太阳能电池材料。但CZTSSe太阳能电池的最高效率仅为12.6%,低于Cu（In,Ga）（S,Se）4（CIGSSe）太阳能电池的最高效率（23.35%）,造成CZTSSe太阳能电池效率低的原因之一是其开路电压较小。众多研究表明,导致开路电压较小的原因有:CZTSSe中很容易形成p型缺陷Cu Zn,因此在CZTSSe与Cd S界面处很难实现p-n型半导体类型的渐变,不会产生较大的能带弯曲。为了解决这个问题已有科研人员进行过相关探索,有理论计算表明,Ag2ZnSn S4（AZTS）为n型或弱n型半导体,具有Ag梯度模型((Cu1-xAgx)2ZnSn（S,Se）4)的吸收层有助于在界面处实现p-n型半导体类型的渐变,从而增大能带弯曲。但实验研究发现,此模型虽然有助于提高效率,但由于Ag很容易扩散,不利于Ag梯度模型的稳定,更不利于界面处弱n型性质的稳定,从而制约着效率的进一步提升。因此,如何提高界面处弱n型半导体的稳定性对于增大开路电压,提高CZTSSe太阳能电池的效率至关重要。基于此,本文的研究内容和结果如下:本文首先通过分析AZTS、Ag2ZnSn Se4（AZTSe）等半导体的带边位置及费米钉扎位置,发现AZTSe的n型或弱n型性质更稳定:AZTSe通过降低导带位置直接促进n型缺陷产生,使得体系显示出更稳定的n型或弱n型性质,并从缺陷形成能的角度验证了这一结论。另外从相图分布上发现当满足Zn贫、Sn贫的化学环境时有助于生成弱n型的AZTSe。进一步研究发现通过Li掺杂AZTSe增大了弱n型区域,进而减小实验制备的难度。通过对Li掺杂AZTSe体系的主要缺陷进行理论研究,发现这些缺陷不会对体相造成不良影响。分子动力学的相关计算表明,Li掺杂AZTSe体系的弱n型性质即使在高温500 K的情况下仍可稳定。进一步我们设想,用Li、Na、K完全取代AZTSSe中的Ag得到Li2ZnSn S4、Li2ZnSn Se4、Na2ZnSn S4、Na2ZnSn Se4、K2ZnSn S4、K2ZnSn Se4。为证明这些体系能否作为弱n型半导体稳定存在,从而用于太阳能电池吸收层和缓冲层界面处以增大能带弯曲,本文还进行了以下相关研究:将是否存在相图作为判断以上体系能否存在的依据进行初步筛选,计算结果表明Li2ZnSn S4、Li2ZnSn Se4以及Na2ZnSn S4能够稳定存在。考虑到Na2ZnSn S4的带隙较大不适合用于太阳能电池,在接下来的工作中主要针对Li2ZnSn S4和Li2ZnSn Se4进行相关研究。计算结果表明,两个体系中弱n型区域占据整个相图区域的比例较大,有利于实验上制备出弱n型半导体。另外通过计算点缺陷的转变能级以及复合缺陷的带边波动,表明Li2ZnSn S4以及Li2ZnSn Se4中的主要缺陷也不会对体相造成不良影响。结合Li2ZnSn S4、Li2ZnSn Se4与Cd S能带偏移以及晶格常数分析,发现Li2ZnSn Se4更适合用于吸收层和缓冲层界面处以增加能带弯曲,并通过分子动力学验证了高温600 K的状态下Li2ZnSn Se4弱n型性质的稳定性。