太阳能是一种重要的可再生清洁能源,而太阳能电池是一种将太阳能转换成电能的器件,具有重要的应用和研究价值。到目前为止,单结薄膜太阳能电池的光电转换效率已经突破了25%,但其光电转化效率仍旧远远低于其理论极限效率,仍然有很大的提升空间。太阳能电池吸收层的缺陷是影响太阳能电池转换效率的重要因素之一,因此分析太阳能电池吸收层的缺陷以及与缺陷相关的载流子传输和复合机制对提升太阳能电池的转换效率具有重要意义。钙钛矿CH₃NH₃PbI₃、硒化锑Sb₂Se₃、硫化锑Sb₂S₃是三种新型的薄膜太阳能电池材料,他们均具有高的吸收系数、合适的禁带宽度（1-1.7 eV）,易于制备,成本低和储量丰富等特点,这些优异的性能使其研究和应用前景十分光明。然而,目前对这三种薄膜太阳能电池缺陷方面的研究还很少,因此深入研究缺陷对这些新材料薄膜太阳能电池性能的影响具有重要的意义。本文的工作主要是基于导纳检测分析技术,对上述几种新型的薄膜太阳能电池的缺陷进行表征分析,同时深入研究了电池中与缺陷相关的载流子的复合和输运机制以及缺陷对电池转换效率的影响规律,本文的主要研究内容包括以下几个方面:1.构建了基于变温导纳法的太阳能电池缺陷检测分析系统,获得了电池中的缺陷数量、缺陷种类、缺陷能级大小、缺陷密度、缺陷中载流子的捕获截面、捕获寿命等重要的具体缺陷参数信息,为深入研究太阳能电池电池内部缺陷及其对电池性能的影响规律奠定了实验基础。2.制备了具有相同结构但转换效率不同的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜太阳能电池,利用导纳法对这些CH₃NH₃PbI₃太阳能电池进行表征分析,提取了电池内部的缺陷参数-包括缺陷密度、载流子的捕获寿命以及载流子的捕获截面等的一系列实验数据,并研究了这些缺陷参数与太阳能电池转换效率的关系。研究结果表明,这些样品中只存在一种同类型的缺陷能级D,缺陷活化能在价带以上0.16⁰.23 eV范围内变化,被认定为一种界面型缺陷。并且发现,在所测量的这些缺陷参数当中,缺陷密度是影响钙钛矿太阳能电池的关键因素。3.制备了两组Sb₂Se₃薄膜太阳能电池,一组是采用了经过退火处理Sb₂Se₃薄膜,另一组是采用了未退火处理的Sb₂Se₃薄膜,结果表明退火处理后的样品转化效率有所提高。为了阐明机理,通过SEM、XRD、拉曼光谱对经过退火处理和为经过退火处理的两种薄膜结构以及形貌进行对比,结果显示退火后薄膜晶粒尺寸明显增大,薄膜结晶质量更高;采用导纳法对这两组样品进行缺陷研究,均发现了D1,D2,D3三个缺陷能级。通过进一步提取缺陷的详细参数发现,经过退火处理的二号样品的缺陷密度远低于未退火的样品,说明退火处理能够在一定程度上钝化缺陷,降低缺陷密度,减小载流子复合率,从而增强电池的转化效率。4.研究制备了基于硒化锑Sb₂Se₃新材料薄膜太阳能电池,通过改变ITO玻璃/CdS衬底与管式炉两个温度中心的距离d的大小（d=21,22,23 cm）,获得了不同成膜条件下的三组硒化锑Sb₂Se₃太阳能电池。通过SEM、XRD、拉曼光谱对三组薄膜结构以及形貌进行对比,结果显示d=22 cm时,薄膜晶粒尺寸最大,薄膜结晶质量最好;利用温度相关的J-V测量方法研究了Sb₂Se₃薄膜太阳能电池的电子传输机制。通过分析暗条件下温度相关的饱和电流J₀和光照条件下温度相关的开路电压V_oc可知,载流子的复合主要发生在CdS/Sb₂Se₃界面;S2样品中的值V_oc最大的原因之一是电池样品中载流子的CdS/Sb₂Se₃界面复合率最低导致的;反向偏置J-V关系表明,转换效率低的电池有更大的非欧姆电流SCLC,非欧姆电流在影响太阳能电池性能方面起着重要的作用。5.研究制备了基于硫化锑Sb₂S₃的新材料薄膜太阳能电池,并通过改变薄膜沉积时的工作气压（2,3,4,5 Pa）,制备了四组硫化锑Sb₂S₃太阳能电池。研究发现在工作压力为2 Pa下,样品可获得更好的结晶度,使器件在不考虑寄生效应的情况下获得较高的J_sc,进而获得最大的转换效率。基于导纳法测试系统对这四组Sb₂S₃太阳能电池进行缺陷表征,结果表明,在这些样品中发现了同一类型的缺陷能级D₀,缺陷活化能在价带以上0.103⁰.146 eV范围内变化。通过进一步研究各种缺陷参数以及工作气压与太阳能电池转换效率的关系,发现与其他参数相比,缺陷活化能E_A是影响Sb₂S₃太阳能电池的关键因素。本文基于导纳法对这三种薄膜太阳能电池内部缺陷进行了详细研究,对影响和限制太阳能电池转换效率的因素有了深入的了解:跟其他缺陷参数相比,缺陷密度是影响钙钛矿与硒化锑太阳能电池的主要因素,而缺陷能级是影响硫化锑太阳能电池的主要因素。在硒化锑电池中,载流子的复合主要发生在CdS/Sb₂Se₃界面,非欧姆电流对其转化效率有很大影响;这些实验结果对今后优化新型薄膜太阳能电池结构和工艺进而提高转换效率具有重要的参考和指导意义。