能源危机和环境污染两大问题迫使人类寻求可再生新能源。太阳能是新能源中最重要的一类。其中,Cu（In,Ga）Se₂（CIGS）薄膜太阳电池具有吸收系数大、转换效率高、长期稳定性好等优点,被认为是最有发展前景的一种太阳电池。CIGS电池的实验室最高效率已达22.6%,十分接近晶硅电池的效率。传统的CIGS电池结构中采用化学水浴法制备的CdS作为缓冲层材料。但是CdS中Cd有毒且光学带隙仅为2.4 eV,不利于环境保护,而且限制了电池对短波段光子的吸收。Zn基材料由于无毒环保,带隙较宽且可调等优点成为无镉缓冲层的研究热点。制备Zn基缓冲层的方法主要有化学水浴法、磁控溅射法和原子层沉积法等。本文通过低成本的溶胶凝胶旋涂法分别制备了Zn(O_1-x,S_x)和Zn_1-xMg_xO两种无镉缓冲层材料。首先采用溶胶凝胶旋涂法制备了不同S/（S+O）的Zn(O_1-x,S_x)缓冲层薄膜,并将其用于CIGS太阳电池。发现当S/（S+O）=0.44时,薄膜的光学带隙最小。当S/（S+O）=0.18时,所得到的Zn(O_0.82,S_0.18)/CIGS之间的导带偏移值为+0.45 eV,电池效率最高,达7.28%。较化学水浴法制备的CdS/CIGS电池在短流密度上提升了1.72 mA/cm²。光浸泡处理30 min后Zn(O_1-x,S_x)/CIGS电池的效率相对未处理电池样品提高了11.6%。退火气氛和退火温度对Zn(O_1-x,S_x)薄膜的性能有很大影响。实验发现,在Ar气中550℃退火处理30 min后薄膜的结晶性和光电流响应最佳。采用溶胶凝胶法制备Zn_1-xMg_xO缓冲层薄膜和Zn_1-xMg_xO/CIGS电池。研究发现,Mg的掺杂量不仅可以改变Zn_1-xMg_xO薄膜的光学带隙,而且可以优化Zn_1-xMg_xO/CIGS之间的能带排列。当Mg/（Mg+Zn）的含量为0.18,旋涂层数为4层时所制备的Zn_0.82Mg_0.18O/CIGS电池的效率最高,为5.83%。此时Zn_0.82Mg_0.18O/CIGS之间的导带偏移值为+0.22 eV。光浸泡处理30 min后电池的效率相对未处理电池样品提高了8%。不加i-ZnO层的Zn_0.82Mg_0.18O/CIGS电池效率较有i-ZnO层的电池效率相对提高了6%。说明Zn_1-xMg_xO不仅可以作为缓冲层,也可以起到窗口层的作用。通过SCAPS软件对结构为CIGS/Zn(O_1-x,S_x)/Zn_1-xMg_xO的太阳电池进行仿真来验证这种结构的可行性。同时模拟Zn(O_1-x,S_x)缓冲层和Zn_1-xMg_xO窗口层的厚度对电池性能的影响,得到Zn(O_1-x,S_x)缓冲层的最佳厚度为70⁸0 nm,Zn_1-xMg_xO窗口层的最佳厚度为10²0 nm。在此基础上,采用溶胶凝胶法分别制备80 nm的Zn(O_1-x,S_x)缓冲层和20 nm的Zn_1-xMg_xO窗口层。所制备的电池效率为3.37%。