新一代薄膜太阳能电池材料应该符合环境友好、储量丰富、带隙与太阳光匹配等条件。在众多的半导体材料中,铜锌锡硫的禁带宽度与太阳电池所要求的最佳禁带宽度(1.5eV)十分接近,另外,该材料的吸收系数较大,所含元素在地壳中的储量都较为丰富,是环境友好型的太阳电池器件的最佳候选材料之一。计算结果表明,铜锌锡硫的理论光电转换效率最高可达32.2%。目前,基于铜锌锡硫的薄膜太阳能电池已经可以实现接近10%的光电转换效率,这些实验结果更加推动了对铜锌锡硫在薄膜太阳能电池领域的研究。目前,文献中已报道的合成铜锌锡硫纳米晶的方法多为热注入法,晶体结构通常为锌黄锡矿结构。在本论文中,我们通过乙二胺辅助水热法合成出了正交相的铜锌锡硫。不同于铜锌锡硫的传统结构(锌黄锡矿结构),正交相铜锌锡硫的晶胞是由两个纤锌矿晶胞衍生而来,空间群为Pmn21。所合成的样品采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman spectrum)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对其进行了结构、形貌和组成方面的分析与表征。采用紫外-可见分光光度计对其吸收光谱进行了表征,并通过计算得到了所合成的铜锌锡硫的带隙为1.45eV,比较接近太阳电池吸收层材料所要求的最佳带隙(1.5eV)。我们还制备了正交相的铜锌锡硫薄膜,以便于研究所合成的铜锌锡硫的电学性质。实验中我们发现辅助溶剂乙二胺在正交相铜锌锡硫的合成过程中起到了至关重要的作用。在纯水体系中,利用水热法得到的是锌黄锡矿的铜锌锡硫。所合成的材料在硫的气氛下煅烧一定的时间,就可以实现正交相铜锌锡硫的相转变,说明正交相的铜锌锡硫是亚稳态的。实验结果显示,正交相铜锌锡硫的相转变温度为500℃,当煅烧温度不低于这个温度时,在硫的气氛中煅烧一定时间后,正交相铜锌锡硫就会转变为四方相的铜锌锡硫。