随着未来社会发展对清洁可再生能源的迫切需求,环境友好、成本低廉的光伏能源备受关注,并进入蓬勃发展时期。由Zn原子和Sn原子共同取代Cu（In,Ga）Se2（CIGS）太阳能电池中的稀有元素In（Ga）原子的Cu2Zn Sn（S,Se）4（CZTSSe）太阳能电池因其丰富的元素组成、良好的环境耐受性和长期的稳定性等优点引起科研人员极大的兴趣。目前,用溶液法制备的CZTSSe薄膜与真空法制备的薄膜相比,具有更高的光电转化效率（PCE）,2021年DMSO体系达到了13%的认证记录效率。然而,CZTSSe的PCE与CIGS相比仍有很大差距,开路电压(Voc)较CIGS低200 m V。研究发现,Cd S/CZTSSe界面复合导致的性能损耗更为突出。由于Cu和Zn具有相似的离子半径和化学性质,CZTSSe吸收层存在大量的CuZn反位缺陷。在p-n结界面附近,由于费米能级（EF）的升高,CuZn缺陷的形成能进一步减小,吸收层表面的CuZn缺陷浓度远高于体相。高浓度的表面缺陷会成为复合中心,对Voc产生不利影响。同时,由于深能级缺陷导致的费米能级钉扎,Cd S/CZTSSe异质结的p-n过渡区不能实现有效的p-to-n反转,导致界面能带弯曲较小,电子提取能力降低。为了解决表面缺陷导致的界面复合和电荷抽取问题,研究者通过带隙调控、异质结后退火、离子取代等方法来改善p-n结界面电学性能,但由于高温退火过程中离子的快速迁移,使得离子取代和元素调控作用很难被局限在吸收层表面,界面电学性能改善有限。因此,进一步提升Cd S/CZTSSe界面处的电荷抽取能力并抑制界面复合,仍是改善器件性能的关键。借鉴金纳米粒子在新型薄膜太阳能电池中的作用机制,其等离激元效应能够有效实现微区电场增强,有效改善器件的Voc和短路电流(Jsc)。区别于传统的离子取代和元素调控等方式,金纳米粒子修饰位点可控。因此,本论文将金纳米粒子的局域电场增强作用引入Cd S/CZTSSe界面,以改善界面电荷抽取能力并减少界面复合。通过不同金纳米粒子修饰结构的高质量p-n结界面开发,系统开展了基于界面电学性能优化的高效CZTSSe太阳能电池性能及机理研究。主要工作分为以下两个部分:一、2D Au@Si O2 NPs阵列表面修饰改善Cd S/CZTSSe界面电学性能:通过二维有序的Au@Si O2 NPs阵列静电组装到氨基硅烷改性的CZTSSe吸收层上,将局域电场增强的等离激元效应引入Cd S/CZTSSe界面,进一步改变Au@Si O2 NPs的间距来调节Cd S/CZTSSe界面电学性能。有限时域差分模拟（FDTD）表明,近场增强主要发生在p-n结界面附近。进一步的研究发现,局域电场的存在增大了界面电荷积累,使静电势(Velec)有所增加,有利于Voc的提升。同时,金纳米阵列和吸收层表面的相互作用也会影响激子结合能,改善界面电荷分离并抑制载流子的复合,提高Jsc。最终,界面电学性能的增强使器件PCE从9.96%提升至11.25%。基于局域电场增强的界面结构为CZTSSe太阳能电池构筑高质量p-n结提供了一个新方向。二、三明治Cd S-Au@Cd S-Cd S缓冲层结构改善Cd S/CZTSSe界面电学性能:上一章工作中,由于2D Au@Si O2 NPs阵列不能实现高密度金纳米颗粒的连续堆积,导致界面电场增强效果较弱。因此,本章工作通过在缓冲层引入一层连续的金属纳米颗粒薄膜,制备三明治Cd S-Au@Cd S-Cd S缓冲层结构,使Cd S/CZTSSe界面处的电场进一步增强。界面电学性能的优化主要通过改变Au@Cd S NPs的浓度实现。FDTD模拟显示,Cd S/CZTSSe界面处的电场强度增加15倍。进一步研究表明,Au@Cd S NPs修饰的Cd S缓冲层光电导和电荷传输能力显著增强,进一步使吸收层一侧的耗尽区有所增大,有利于界面电荷分离能力的提升。同时,内建电场的增加产生了较大的费米能级分裂,改善了Voc。由于界面电场的存在,进一步减少了界面接触电阻并抑制了界面复合,最终获得了11.98%的器件性能。此方法为改善Cd S缓冲层提供了一条可行的途径,为高性能器件的开发提供了广阔的前景。