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铜锌锡硫（CZTS）薄膜太阳电池的组成材料具有低毒、环保、储量丰富、成本低、光吸收系数高等优点。CZTS作为高效薄膜太阳电池的理想候选材料之一,成为被广泛关注和研究的新型薄膜太阳电池。近年来,有关CZTS材料特性已经有了比较深入的研究和报道。目前纯CZTS薄膜太阳电池的最高效率达到了11%,但是与其理论效率和CIGS薄膜太阳电池最高效率相比,还有很大的差距。在少数载流子寿命、缺陷复合、界面复合和背电极接触势垒等限制效率提升的问题上,还需要进一步的探索和研究。本文首先通过调控硫化工艺,研究了退火温度对薄膜质量和器件性能的影响,明确了薄膜形貌与器件电学性能之间的关系;在稳定的硫化工艺和薄膜质量的基础上,本文通过调节吸收层薄膜的Cu含量,深入研究了载流子浓度对异质结界面载流子传输的影响,进一步提高了器件的性能和效率;通过研究载流子浓度与背接触界面的元素扩散和功函数变化的关系,进一步揭示器件的背接触势垒和器件串联电阻的影响机制。本文的主要研究内容和研究进展如下:研究了不同退火温度对CZTS薄膜形貌和电池器件性能的影响,发现较高的退火温度能够获得较大的晶粒尺寸和较平滑的表面,但是当退火温度过高时,薄膜表面的Sn流失更多,使得表面缺陷增加,导致器件性能严重恶化。较高的退火温度下由于Sn流失形成的缺陷,可能成为了载流子传输的障碍和俘获载流子的中心,从而导致了串联电阻的增加。由于Sn的流失,载流子浓度减少,使得吸收层中空穴的费米能级远离价带,从而减小了电子和空穴的费米能级之差,导致电池的开路电压Voc下降。同时,表面缺陷的增加导致少数载流子的寿命降低,复合势垒下降,表面复合增加。通过调节Cu含量来获得不同载流子浓度的电池器件,分析了载流子浓度对异质结界面载流子传输的影响。研究发现,Cu含量过少Sn含量过多时,将形成Sn S2二次相导致电池器件的光伏性能恶化;Cu含量过多时,会产生Cu2-xS导电相,从而形成漏电通道,使得电池器件几乎没有光伏性能。C-V和DLCP测试结果表明,随着Cu含量的增加,器件的载流子浓度增加,使得器件的界面复合加剧;同时,空间电荷区减小,器件在长波段对载流子收集的收集能力下降。通过UPS测试可知,CZTS/Cd S异质结界面的导带弯曲值是负的,属于“cliff”-like结构,这种能带结构增加了CZTS/Cd S异质结界面复合,并且在高载流子浓度时,少数载流子寿命下降,复合势垒降低,CZTS/Cd S异质结界面复合速率大大增加,器件开路电压急剧下降。XPS测试结果表明,Cu含量高的样品,Cu将掺杂到MoSx中。通过功函数的UPS测试表明,MoSx薄膜的功函数随着Cu含量的增加而增加。MoSx功函数的提高改善了CZTS/MoSx的界面接触,降低了背接触势垒,有利于载流子在该界面的传输和收集。