在太阳能电池产业快速发展的背景下,薄膜太阳能电池得到广泛关注。就目前而言,铜铟镓硒、钙钛矿等薄膜电池因为元素丰度低或稳定性差等原因限制了其发展,而单硫族硒化亚锗（Ge Se）由于丰度高、毒性低以及禁带宽度合适、光吸收系数强、空穴迁移率高等优点受到研究学者的青睐。本论文致力于通过探究多晶Ge Se薄膜的新型制备方法,同时优化制备工艺以及电池结构,从而制备出高光伏性能的Ge Se薄膜太阳能电池。具体研究内容如下:1、首次采用物理气相沉积法制备非晶Ge Se薄膜,之后通过硫化铵溶液及退火处理,将其转变为多晶。组装成顶衬结构薄膜太阳能电池后发现,相比于未处理的非晶Ge Se薄膜太阳能电池,电池的光电流密度显著提升,其光电转换效率提升了13倍左右。此外,将未封装的电池放置在空气中一个月后,发现其仍能保持原有效率,证明所制备的Ge Se薄膜太阳能电池具有优异的稳定性。2、为了改善Ge Se薄膜电池器件的性能,对电池结构中的界面进行优化。首先探究了Cd S缓冲层退火处理对界面接触以及器件性能的影响。研究发现,退火后Cd S缓冲层的表面杂质明显减少、导电性提升、粗糙度增大,可以更好地与吸光层Ge Se结合,有效地促进光生电子从Ge Se向Cd S转移。再者,我们首次将Cu2O作为空穴传输层引入Ge Se薄膜电池器件中。通过研究发现Cu2O的引入提高了空穴迁移率、有效地抑制了Ge Se和金属电极界面之间的电荷复合。通过对电池器件中双界面的调控,实现从Ge Se到Cd S的电荷快速注入以及Ge Se到Cu2O和Ag电极的空穴高效传输。该器件的光电转换效率从0.16%到0.63%,与当前报道的两步法制备Ge Se薄膜太阳能电池的最高效率（0.65%）相当。3、为进一步改善Ge Se薄膜电池器件的性能,对Ge Se的结晶取向展开研究。研究表明,在利用物理气相沉积法制备Ge Se的过程中加入Na Cl添加剂可以有效改变Ge Se的结晶取向,实现Ge Se薄膜结晶取向从（400）为主的水平堆叠到以（111）为主的倾斜生长,这便于载流子可以直接通过共价键传输,有效提高光生载流子的传输效率,同时,将其组装成太阳能电池器件,器件光电转换效率达到了0.48%。