能源和环境是人类社会必须面对的两大基本问题。对化石燃料的过度依赖已经严重破坏环境而影响到整个人类的可持续发展，寻找可再生、廉价、清洁能源已成为当前人类面临的迫切课题。其中太阳能是一种最具潜力的清洁、安全、环保的可再生能源，如果能把太阳能转化为电能将使人类彻底解决能源问题。太阳能电池正是实现这个目标的最重要的手段，因此太阳能电池的研究受到人们的高度关注。在人们所研究的太阳能电池序列中，CIS系(CuInS2、CuInSe2、Cu(InGa)Se2、CnIn(SxSe1-x)2、Cn(InGa)(SxSe1-x)2)等是直接带隙半导体材料，光吸收系数高达105，是目前已知的光吸收性能最好的半导体薄膜材料，具有光电转换效率高，性能稳定等诸多优点。因此光伏研究者公认CIS系薄膜太阳能电池是最具大规模应用前景的太阳能电池之一。但三十多年来人们的不断努力，并没有带来CIS系太阳能电池的大规模产业化，其主要原因，在于目前电池吸收层的制备技术复杂，设备昂贵，使得CIS 太阳能电池成本居高不下。在目前诸多电池吸收层制备技术中，电沉积方法是一种经济实用的薄膜制备方法，极具工业化前景，但也存在一些问题。本文基于电沉积制备CIS薄膜的优点及存在的问题，尝试通过电沉积中的电解液离子浓度、pH值的调节及沉积电源设计实现对薄膜组分、形貌、晶型及与基底的结合力的控制，并探索可实用化的低成本CIS薄膜的制备技术。为了排除缓冲层、窗口层等因素的影响，本论文着重研究吸收层的最优化成膜条件。具体工作内容主要有以下三部分：　　 1.CuInS2的制备及其性能研究本章采用硫化前驱体的方法制备CuInS2薄膜。通过对沉积电位、电解液组成、pH值、柠檬酸钠浓度以及不同退火温度的调节，实现对薄膜结构、成分、表面形貌以及光学吸收性质的控制。根据最佳实验参数，制备出具有较为理想的表面形貌和合适化学计量比且是单一黄铜矿结构的CuInS2薄膜，其带隙为1.43eV。　　 2.CuInSe2的制备及其性能研究本章主要研究通过沉积电源的设计，实现对薄膜结构和性能的调控。　　 (1)无电沉积法制备CuInSe2薄膜用无电沉积法制备CuInSe2薄膜。研究了不同对电极（Fe，Zn，Al）、柠檬酸钠浓度和退火温度对薄膜形貌、结构以及组分的影响。结果证明用Al 作对电极，在适当浓度（0.5 M）的柠檬酸钠作络合剂的情况下，在500℃硒化退火处理后得到了致密的CuInSe2薄膜，薄膜的成分接近化学计量比，薄膜具有单一的黄铜矿结构，其带隙为0.98 eV。　　 (2)恒电位法电沉积制备CuInSe2薄膜用恒电位法制备CuInSe2薄膜。研究了沉积电位、柠檬酸钠浓度、电解液pH值和退火温度对薄膜成分、表面形貌、结晶的影响。总结出沉积规律，优化沉积参数，制备出了结晶良好，具有单一黄铜矿结构的薄膜，光学带隙为0.97eV。　　 (3)脉冲电沉积法制备CuInSe2薄膜采用独创的特殊脉冲电源以恒电流模式制备CuInSe2薄膜。研究了脉冲频率、占空比、沉积电流及退火温度对薄膜成分、表面形貌和结晶的影响。筛选出最佳沉积参数，制备出表面平整，与基底结合紧密，组分合理，具有单一黄铜矿结构的CuInSe2薄膜。与直流恒电位模式制备的薄膜比较，在薄膜表面平整度、与基底结合力、晶粒分布均匀致密等方面具有明显优势。薄膜光学带隙约为0.99eV。　　 3.硫化温度控制法制备CuIn(Se1-xSx)2薄膜及性能研究本章发展了一种全新的硫化技术，实现了具有梯度带隙的CuIn(Se1-xSx)2薄膜的制备，技术手段新颖、简单、实用，具有低成本的显著优势。具体方案是：前驱体CuInSe2薄膜用脉冲(或恒电位)电沉积制备，硒化退火后再在足量硫的蒸汽中进行硫化，研究了硫化温度和硫化时间对薄膜的影响。实验中通过简单的调节硫化温度获得S 掺杂量不同的、具有梯度带隙的CuIn(Se1-xSx)2薄膜。CISS薄膜中S的含量(X值)随硫化温度的升高而增大，两者成线性关系，同时，薄膜的光学带隙也同比增大，两者也近似为线性关系。在硫化温度为500℃时前驱体CuInSe2薄膜完全转化为CuInS2薄膜，带隙1.42 eV。延长硫化保温时间，可以增大薄膜中S的含量，但是增加的这部分S是以单质的形式附着在薄膜的表面，并没有进入薄膜中替代Se，即薄膜中S 含量的变化由硫化温度控制，与硫化保温时间几乎无关。　　 本论文通过实验参数及沉积电源的设计，实现了CuInS2、CuInSe2薄膜结构和性能的调控；发展了一种全新的、低成本的硫化新技术，实现了可控带隙CuIn(Se1-xSx)2薄膜的制备。这些新思路和新方法对加快电沉积法的工业化进程和薄膜光电性能的提高具有显著意义。