薄膜太阳能电池因其较低的生产成本、较高的光电转换效率等优点,引起了社会的广泛关注。与之相关的材料制备及开发应用成为当今缓解能源危机和环境污染的重要手段。铜锌锡硫硒（Cu2Zn Sn（S,Se）4,CZTSSe）薄膜太阳能电池由于其原材料储量丰富且安全无毒、理论光电转换效率高、光吸收系数高等特点,被认为是最理想的光伏吸收层材料。由于磁控溅射制备法易于大面积工业化生产且重复性高,备受科研者青睐。目前CZTSSe的最高效率为12.6%,远低于理论效率（32%）,离工业化生产的要求还存在着较大差距。研究表明影响其光电效率的主要因素有:（1）吸收层的质量。不良缺陷/簇(CuZn,(2CuZn+Sn Zn)等),二次相(Zn（S,Se）,Sn（S,Se）2-x,Cux（S,Se）),结晶质量,薄膜致密度等因素都会影响吸收层的质量。（2）界面的质量。界面主要包括背界面（CZTSSe/Mo）和异质结界面（p-CZTSSe/n-Cd S）。由此可见,背界面的Mo层对器件的性能起着至关重要的作用,主要体现在:（1）Mo的功函与CZTSSe匹配良好,利于载流子的分离和传输;（2）Mo在高温下的化学稳定性好。但以Mo为背电极,也存在着诸多不良因素:（1）在高温硒化过程中,CZTSSe/Mo界面不稳定,易导致过多的二次相和空洞,增加界面势垒和界面复合。（2）在硒气氛下,Mo极易被硒化,在Mo与CZTSSe之间形成一层Mo Se2。过厚的Mo Se2层会增加串联电阻,诱导背电场的形成,阻碍空穴的传输,恶化器件性能。针对以上问题,本论文以吸收层质量的提高和背界面的优化为目的,展开了一系列的研究。首先,采用磁控溅射法,分别调研了不同的硒化升温速率和温度对薄膜质量和器件性能的影响,探究并优化CZTSe硒化工艺,获得了8.31%的最高光电转换效率。以此为基础,通过分步预合金的方式,有效降低Mo Se2厚度,改善背界面质量,将最高光电转换效率提升至9.08%。为进一步改善吸收层质量,通过Se-Ge Se2共硒化的方式,实现Ge元素的掺杂,优化吸收层质量,抑制不良缺陷,减小带尾,成功将效率提升至10.33%。具体研究内容如下:1、CZTSe薄膜电池硒化工艺的探索与优化。采用磁控溅射法,以铜、锡和锌为金属靶材,顺序溅射Mo/Sn/Cu/Zn/Sn/Cu金属预制层,在常压、氩气气氛下硒化制备CZTSe吸收层。研究了不同的升温速率和硒化温度对吸收层形貌、结晶质量及电池性能的影响,并优化实验方案,探究工艺参数、吸收层质量与电池性能之间的关系,确定具有最佳效率的实验条件。通过一系列研究发现,当升温速率为30℃/min,高硒化温度为550℃时,电池性能最好,效率为8.3%。2、分步预合金降低Mo Se2厚度,优化背界面。为了减少背界面Mo Se2的厚度,对Mo/Sn/Cu金属预制层首先进行250℃、15 min的合金化处理,其次进行后续Zn/Sn/Cu层的溅射、整体合金化和硒化,探究了分步合金化对Mo Se2厚度及器件性能的影响。研究结果显示,进行分步合金化后,在Mo背电极处会形成一层致密的Cu6Sn5合金层,在硒化过程中有效的阻挡了Se蒸汽与Mo背电极的接触,抑制过度硒化,从而控制了Mo Se2的厚度,使其从365 nm降低至80 nm,优化了背界面,改善电池器件效率至9.1%。3、Ge Se2和Se共硒化改善吸收层质量。通过Se-Ge Se2共硒化引入Ge元素,探究不同Ge Se2的量和不同硒化温度对CZTSe薄膜质量及器件性能的影响,并优化实验方案,筛选最佳工艺参数。研究发现,当Ge Se2为10 mg时,高温硒化温度为550℃时CZTSe吸收层质量最高,电池性能最好。并详细探究了Se-Ge Se2共硒化方式对吸收层质量和器件性能的影响机制。通过一系表征发现,Se-Ge Se2共硒化,能诱导Ge到吸收层的扩散,促进吸收层的结晶,抑制不良缺陷,CZTSe电池效率达到10.33%。热蒸一层Mg F2后,效率达到11.34%。