随着能源短缺和环境污染问题日趋严重,人们愈发关注以光伏发电为代表的可再生能源发电技术。当前,晶硅电池的光电转换效率已接近极限,但难以柔性化而使应用场景受限;以砷化镓为代表的III-V族太阳能电池效率虽高,但受限于高制备成本而难以大范围应用;碲化镉和铜铟镓硒薄膜太阳能电池则面临着毒性和原料价格高等问题,限制了其进一步的发展。因此,仍然需要开发高效廉价且可柔性的太阳能电池技术,以满足各种应用场景需求。硒化锑（Sb2Se3）是一种新型无机化合物光伏材料,具有带隙合适（约1.1 e V）、理论极限效率高（>30%）、吸收系数大(可见光波段>10~5 cm-1)、一维链状结构易柔性、矿藏资源丰富、原料成本低廉等优势,在发展高效廉价薄膜太阳能电池方面极具潜力。短短六年时间,Sb2Se3薄膜太阳能电池的光电转换效率从2.26%提升到9.2%,但仍面临着开路电压损失大（>0.65 V）的瓶颈问题。目前尚未有文献围绕开路电压展开系统研究,主要原因有二:Sb2Se3薄膜太阳能电池研究起步晚、报道少;开路电压影响因素多、研究难度大。本论文围绕提升器件开路电压的主题,结合理论和实验,从界面、薄膜和器件三个角度展开探索性研究,主要研究内容如下:（1）利用同步辐射高分辨光电子能谱对Cd S/Sb2Se3、Zn O/Sb2Se3和Ti O2/Sb2Se3三种异质结的界面特性进行系统研究。结合原位光电子能谱及热动力学理论计算定量评估了界面反应的程度及界面过渡层的厚度,并进一步计算出不同异质结的导带带阶,解释了缓冲层类型与器件性能之间的关联,确定Cd S/Sb2Se3异质结最适于发展高效电池器件,为后续器件的制备奠定了结构基础。（2）针对Sb2Se3一维链状晶体结构使外部元素难以进入[Sb4Se6]n链内活化的问题,率先采用大原子半径的Pb作为掺杂元素,提高了掺杂元素进入链内进行替位掺杂的概率,将气相转移沉积法制备的Sb2Se3薄膜空穴载流子浓度从1013 cm-3提高至1015 cm-3以上。在此基础上,提出掺杂效果与原子半径直接相关的猜想,并通过第IV主族元素的系列掺杂实验加以证实。该项研究也为后续器件的制备和性能优化奠定了工艺基础。（3）将以上经验拓展至锑硫硒合金薄膜太阳能电池研究中,基于硒化锑和硫化锑的互溶性,发展了单源气相转移沉积法和水热法两种锑硫硒合金薄膜的制备工艺,在深入理解成膜原理的基础上,以Cd S作为缓冲层,通过降低成膜速率并优化成膜质量,制备出强内建电场、低缺陷浓度的锑硫硒电池器件,抑制非辐射复合进而降低反向饱和电流密度,取得了0.647 V的开路电压和10.01%的光电转换效率,实现了器件性能的大幅提升。