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随着化石能源的枯竭和日益严重的环境问题，寻找一种具有可持续发展的替代能源迫在眉睫。太阳能具有储量巨大、绿色清洁、不受地域限制等优点，有望成为未来能源的重要来源之一，太阳能电池是将太阳能转换为可直接利用的电能的装置。目前，铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的转换效率已经达到了20.3％，但是，由于铟和镓储量稀少、价格昂贵，限制了该太阳能电池的发展。铜锌锡硫(CZTS)是一种新型的薄膜太阳能电池材料，具有接近太阳能电池理想带隙(1.5eV)的直接禁带宽度(1.4eV～1.6eV)，以及高达104cm-1的光吸收系数，且元素储量丰富，因此受到各国学者越来越多的关注。
目前，制备CZTS光吸收层的方法多种多样，有利有弊。本文旨在探索一种易控制、能大面积成膜、薄膜质量高、纯度高的制备CZTS光吸收层的方法。
首先，本论文研究了作为CZTS薄膜太阳能电池背电极的Mo薄膜电阻率与退火温度的关系，结果表明:随着退火温度的升高，Mo薄膜在(110)晶面择优生长增强，晶体的有序化程度增大，并且晶粒逐渐长大，薄膜表面粗糙度明显增大;在400℃～900℃范围退火时，随着退火温度的升高薄膜的电阻率降低，在800℃达到最小值3.56×10-5Ω·cm。
其次，采用反应烧结法制备CZTS溅射靶材，研究了靶材制备工艺对其组织结构和致密度的影响，结果表明:经过预烧结后成功合成了沿(112)、(220)晶面择优生长的CZTS材料，同时随着预烧结温度的升高，CZTS靶材晶粒尺寸增大，在500℃预烧结的靶材纯度高，适合作为磁控溅射靶材;在压制CZTS靶材时，随着成型压力的增大，二次烧结后的靶材致密度增大，在60MPa的成型压力下制备的靶材形状规则、缺陷较少，且致密度可达93.56％。
最后，采用射频磁控溅射后硫化退火的方法制备出了CZTS薄膜，并研究了薄膜的组成、组织结构、表面质量和光学带隙等性能。得出以下主要结论:
(1)在溅射功率为50W时，得到了富铜结构薄膜，但薄膜表面缺陷较多;在功率大于等于100W时薄膜的组成为贫铜富锌结构;在溅射功率为200W时薄膜表面平整、致密;并且未经过硫化退火的CZTS薄膜主要为非晶结构。
(2)在200W溅射功率下的制备的薄膜，经硫化退火后薄膜为贫铜富锌相结构且沿(112)、(220)、(312)晶面择优生长，薄膜的组成接近最佳原予比;随着硫化退火温度的升高薄膜结晶程度增强，退火温度为550℃时出现CuxS二元相并且薄膜表面出现大量的气孔等缺陷;在500℃退火后薄膜晶粒饱满且表面较平整、均匀，未出现大颗粒状物质和孔洞等缺陷。硫化退火后的CZTS薄膜的带隙值均接近太阳能电池理想带隙值1.5eV，在500℃退火后的带隙值为1.53eV，适合做为光吸收层材料。