Cu₂O是一种原料资源丰富、安全、无污染的p型半导体材料，除了在光催化、防腐等领域有广泛的应用外，在薄膜太阳能电池上也具有一定的应用前景，同时其成本优势非常明显。本文综合介绍了Cu₂O薄膜的基本特性、制备工艺方法及其在太阳能电池上的应用。首先，采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法，对Cu₂O掺杂前后的几何结构、能带结构及其态密度等进行了详细的计算研究。其次，在理论分析基础上采用射频反应磁控溅射法以及掺氮工艺研究氧气流量和氮气流量对Cu₂O薄膜性能的影响。最终，在Si、FTO以及AZO三种衬底上制备p型Cu₂O薄膜异质结，对其在薄膜太阳能电池上应用的可行性进行分析。结果表明，理想的Cu₂O离子性强于共价性，是一种离子键与共价键混合的金属氧化物半导体材料，其G点处的直接能隙为0.483eV。N掺杂后形成浅受主能级，能隙增大到0.536eV。从理论上对N掺杂制备p型Cu₂O的可行性进行了初步论证。射频反应磁控溅射制备Cu氧化物薄膜的成分严重依赖于氧气流量，随着氧气流量的增加，样品分别主要由Cu、Cu₂O和CuO构成。当氧气流量为4.2sccm时，制备得到结晶性能优良的Cu₂O薄膜并具有较高的表面平整度和光学透过性。通过控制氮氧比率为0.6，薄膜的空穴浓度从未掺杂时的2.0×10¹⁶cm^-3增大到2.2×10¹⁹cm^-3，薄膜的实际禁带宽度从2.29eV增大到2.47eV，薄膜中N原子的比例达到3.41%。Cu₂O与AZO之间以（111）Cu₂O//（002）ZnO形式结合，具有明显的择优取向，晶格错配为7.1%。相对于Si和FTO衬底，在AZO衬底上沉积Cu₂O更利于制备优良接触的异质结。