锑基薄膜太阳电池因其原材料丰富、制备方法简单、性能稳定等优势近年来得到了快速发展。然而,它们的光电转换效率仍有很大的提升空间。载流子的高效传输是获得高性能太阳电池器件的关键因素。因此,本文采用数值模拟的方法研究了锑基薄膜太阳电池内部的载流子输运过程,从器件物理的角度深入剖析电池器件各功能层材料参数对载流子传输效率的影响,最终通过多重优化实现太阳电池光电转换效率的提升。首先,对Sb2Se3太阳电池进行建模仿真,构造了正式平面异质结结构Sb2Se3太阳电池。通过调节电子传输层的电子亲和势及施主掺杂浓度等相关参数,改变了太阳电池内部的电场分布,提高了自由电子的传输效率。为了提高空穴的收集效率,构造了反式平面异质结结构Sb2Se3太阳电池,在最佳能级结构和空穴传输层高受主掺杂浓度的条件下,电池的光电性能能够得到大幅提升,最后,在去除缺陷的理想情况下实现了24.7%的理论效率。其次,对Sb2S3太阳电池进行仿真优化,通过调节载流子传输层的能带结构改善电池内部的载流子传输性能。当Sb2S3太阳电池导带底能级位置高于-3.5 e V,价带顶能级位置低于-6.4 e V时都会形成阻碍载流子传输的势垒,导致电池器件性能下降。在载流子传输不受阻碍的前提下经过吸光层的进一步优化获得了19.53%的极限效率。最后,以Sb2S3太阳电池作为顶电池、Sb2Se3太阳电池作为底电池,搭建了串联结构叠层电池模型进行了仿真优化。在不同子电池缺陷态密度下通过厚度的调节实现子电池电流的匹配,缺陷态为1015 cm-3,顶底电池厚度分别为600 nm和1200 nm的情况下得到了20.22%的转换效率。以上的仿真结果为新型锑基叠层太阳电池子电池的匹配和光电性能的优化提供了理论指导。