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随着化石能源的枯竭以及日益严重的环境污染问题,寻找一种可持续发展的清洁能源迫在眉睫。太阳能作为取之不尽用之不竭的绿色可再生能源,是未来人类社会能源消耗的重要来源之一。而通过利用太阳能电池转化成电能和利用光电化学电池转化为氢能是有效利用太阳能的两种方式。对于太阳能电池和光电化学电池,半导体材料作为其核心部件必须具备高效、稳定、低成本等特点。本论文主要研究p型半导体薄膜材料-Cu2ZnSnS4(CZTS),这种材料不仅具有太阳能电池薄膜材料所需的合适带隙、高吸收系数、无毒等众多优点,而且具有光电极材料所需的匹配能带位置,是一种具有很大潜力的太阳能电池吸收层材料和光电化学电池光阴极产氢材料。为了避免真空设备制备的高成本问题,我们选择成本低廉的超声喷雾热裂解方法(USP)制备CZTS薄膜。通过XRD、Raman、SEM、EDS等表征,研究不同制备温度下CZTS薄膜材料的生长动力学。通过光电化学性能测试表征CZTS薄膜的光电性能。同时为了了解太阳能电池常用CdS/CZTS异质结结构中,CdS是否为基于CZTS薄膜的太阳能电池的理想缓冲层,我们对CdS/CZTS异质结的能带偏移做了详细的研究。主要工作内容包括以下几点：(1)实验采用设备简易成本低廉的超声喷雾热裂解的方法,成功制备出CZTS薄膜,其晶粒尺寸在30nm左右,且CZTS薄膜结晶性随着制备温度的增加而提升。低温下制备的CZTS成黄锡矿结构,当制备温度高于450℃时,CZTS转变为结构更稳定的锌黄锡矿结构。另外,当制备温度高于400℃时,CZTS薄膜的表面出现了少量的ZnS杂相。(2)通过不同制备温度的CZTS薄膜的光电化学测试,在-0.7VSCE电势下,制备温度为400℃时的CZTS薄膜样品具备最好的光电流(0.77mA/cm2)。研究发现,Sn元素的严重流失可能是造成高温制备下的具有较高结晶性能CZTS薄膜光电流变小的原因。而且当450℃和500℃制备时,CZTS薄膜的表面出现多孔结构,但不存在于体相中。(3)通过CZTS的能带结构研究,发现CdS/CZTS属于第二类半导体异质结,光生少子-电子可以从CZTS导带无障碍的进入缓冲层CdS的导带,光生载流子在界面处的复合几率加大了,导致其开路电压降低,影响其光伏性能。因此,为了提高CZTS薄膜太阳能电池效率,CZTS太阳能电池中都要设计成第一类半导体异质结才能获得较高的光电转换效率,CdS必须被一种具有更高导带位置的缓冲层材料取代。