铜锌锡硫基（Cu₂ZnSnS₄-based）p型半导体材料由于其有与Cu（In,Ga）Se₂类似的晶体结构且具有一系列优异的性能(例如:元素无毒且在地壳中储量丰富,禁带宽度在1.4-1.5 eV范围内,和单结薄膜太阳能电池最优禁带宽度（1.45 eV）较为接近,吸收系数可达10⁴-10⁵ cm^-1),克服了传统Cu（In,Ga）Se₂和CdTe电池因材料稀有所引起的限制,相比于传统的太阳能电池吸收层材料其具有安全、低成本的优势,使其成为薄膜太阳能电池吸收层最有潜力的替代材料。CZTS-based材料由多种元素组成,复杂的组成意味着成分及其均匀性更难调控,面临二次相生成、缺陷容忍度低等问题,所以对元素配比要求比较高,其自身存在的一些缺陷致使CZTS中开路电压赤字较大,从而限制了CZTS-based薄膜电池效率的提升。为进一步提升太阳能电池的转换效率,本文采取过渡金属离子（Ni、Co）对CZTS材料进行替位掺杂,替位掺杂Zn能够减小第二相的形成、抑制反占位缺陷的产生、提高载流子寿命,最终提高CZTS基材料的光电性能。本文以油胺（OLA）为溶剂,在大气气氛下,采用简单高产率的逐步加热法,通过含量不同的镍或钴替位掺杂CZTS中的锌元素,制备出了Cu₂M_xZn_1-xSnS₄（M=Ni,Co,x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1）纳米粉体。研究发现:随着过渡金属Ni/Co掺杂量的增多,由Cu₂M_xZn_1-xSnS₄样品的XRD和Raman图谱可以看出从亚稳态纤锌矿Cu₂ZnSnS₄（x=0）转变到锌黄锡矿Cu₂M_0.7Zn_0.3SnS₄（x=0.7）,最后转变为稳定态Cu₂NiSnS₄/Cu₂CoSnS₄。紫外-可见吸收光谱表明,与纯相的纤锌矿铜锌锡硫材料相比,离子掺杂的Cu₂M_xZn_1-xSnS₄纳米颗粒在可见光范围和近红外区域具有更显著的光吸收性能。其中,通过改变过渡金属元素的掺杂量x,Cu₂Ni_xZn_1-xSnS₄和Cu₂Co_xZn_1-xSnS₄纳米晶的禁带宽度随掺杂量的增加分别从1.53 eV近乎线性调节到1.30 eV和1.27 eV,其带隙与太阳能电池的最佳禁带宽度非常匹配。将制备的CZTS、CNZTS（x=0.5）、CNTS、CCZTS（x=0.5）和CCTS纳米晶利用油墨涂覆法制成薄膜,探究了阳离子掺杂对薄膜的性能影响。硫化退火后,CZTS薄膜仍旧与其粉体结构一致。CZTS、CNZTS（x=0.5）和CNTS薄膜仍旧在可见光区和近红外区对太阳光有较好的吸收能力。CCZTS（x=0.5）和CCTS薄膜在近红外区和可见光区对太阳光的吸收能力尽管比CNZTS（x=0.5）和CNTS略低,但仍比较适合用作薄膜太阳能电池的吸收层材料。在室温下霍尔效应结果表明CZTS和Ni（x=0,0.5）掺杂样品均有较好的导电性能且Ni掺杂样品比纯CZTS有更好的导电性能。相比于纯CZTS和Ni掺杂样品,Co（x=0,0.5）掺杂样品的电学性能稍差。