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近年来,Cu（In,Ga）Se2（CIGS）电池组件发展稳定,最高效率可达22.3%,但原材料（In和Ga）的稀缺导致其成本居高不下,成为其继续发展的最大阻碍。与CIGS薄膜电池相比,Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜电池具有原材料丰富、光伏性能优异（理论光电转换效率为32.2%）的突出优点,并且两种电池具有相似的电池结构,因此,CZTS薄膜电池成为CIGS薄膜电池的优选替代品,受到国内外学者的广泛关注。虽然CZTS理论效率很高,但实际效率仍然较低,主要原因在于其短路电流（Jsc）和开路电压水平（Voc）较为低下。目前,在CIGS薄膜电池中普遍采用具有In、Ga元素梯度的吸收层,金属元素的梯度分布会促使吸收层形成梯度带隙结构,该结构能降低吸收层内及界面处的载流子再复合速率,进而有效提高电池的Jsc和Voc。作为CIGS的优选替代材料,构建梯度结构也可作为优化CZTS电池性能的有效手段,但目前具有元素梯度的CZTS薄膜太阳能电池的相关报道仍然极为匮乏。已有研究表明,CZTS中金属元素含量的变化能影响材料的禁带宽度,如:随着Cu含量的升高,CZTS带隙逐渐变小;随着Sn含量的升高,CZTS带隙逐渐增大;在富Zn区域,随着Zn含量的升高,CZTS带隙逐渐减小。上述研究结果为梯度带隙CZTS薄膜的制备提供了理论基础。鉴于此,本论文的研究目的在于:采用共溅射技术,通过控制靶材的溅射功率渐变来实现薄膜中金属元素的梯度分布,制备出具有金属元素梯度的吸收层CZTS薄膜,并阐明制备工艺对薄膜元素分布的影响规律与机制,为CZTS薄膜带隙的梯度化构造提供理论依据与实验支撑。此外,本论文尝试采用全磁控溅射技术制备CZTS薄膜太阳能电池,探索更加便捷的CZTS薄膜电池制备方法。本文研究结果表明,通过控制共溅射过程中靶材功率的梯度变化,达到使CZTS薄膜中金属元素呈梯度分布的目的,并采用全磁控溅射技术制备了相组成、微观组织结构良好的CZTS薄膜电池。获得主要研究结论如下:（1）当CZTS薄膜中金属元素形成梯度分布时,薄膜会产生成分偏析,但通过对梯度溅射工艺的控制,仍然可以得到纯相、微观组织结构良好的CZTS薄膜;（2）随着ZnS、SnS2、Cu2S靶材溅射功率梯度的增大,薄膜中金属元素分布梯度增强;若沉积态薄膜形成Zn元素梯度,薄膜经热处理后依然可以维持Zn元素的梯度分布,但若沉积态薄膜形成Cu元素梯度,薄膜经热处理后Cu元素梯度难以维持;（3）可通过改变Zn元素梯度分布实现薄膜中的带隙梯度结构,并可近似模拟出带隙大小及形式;通过改变Sn元素梯度分布可实现薄膜中的带隙梯度结构,但只能从理论角度描述其形式,无法通过模拟计算其大小;由于Cu元素梯度分布不是十分理想,其带隙结构梯度化较难,基本无法构建和模拟;（4）在CZTS薄膜太阳能电池制备过程中,全部膜层采用磁控溅射技术能够制备出微观组织结构良好、结构可控的CZTS薄膜电池,电池效率达到3.95%,但顶电极Al与窗口层AZO之间的界面结合仍需改进。