CdTe薄膜太阳电池是目前光伏市场上唯一能和晶硅太阳电池相抗衡的化合物薄膜太阳电池，具有较大的成本优势，极具研究价值和市场潜力。CdTe的禁带宽度为1.45 eV，对太阳光谱的响应处在较理想的光谱波段，其单结电池的理论转换效率高达29％。CdTe是一种直接带隙半导体，其对可见光的吸收系数高达105 cm-1，只需要约2微米的厚度就可以吸收入射光中99％的能量高于禁带宽度的光子，材料消耗极少。目前，CdTe太阳电池的最高转换效率为21.5％，电池组件的最高转换效率为18.6％。然而，由于CdTe材料本身特性的限制，制备稳定高效的CdTe薄膜太阳电池依然存在许多问题需要研究和解决，如:CdTe的载流子浓度很低;P-CdTe的高功函数使得其很难与常见的金属背电极形成欧姆背接触;高质量的P-N异质结制备;入射光在窗口层的光损耗;掺杂元素的扩散对电池稳定性的影响等。本文针对如何制备高转换效率CdTe太阳电池及电池涉及的关键科学问题进行了研究。　　第一章，回顾了太阳电池的背景和历史，介绍了基于半导体P-N结的太阳电池的结构、原理和输出特性。最后概述了CdTe薄膜太阳电池的制备工艺和材料特性。　　第二章，高转换效率CdTe薄膜太阳电池的制备。使用化学水浴法(CBD)和近空间升华法(CSS)制备了Glass/SnO2∶F/N-CdS/P-CdTe/Cu-Au结构的CdTe薄膜太阳电池。设计CdS薄膜热处理设备，通过调控热处理气氛，提高CdS薄膜的结晶性，同时避免CdS薄膜表面的过度氧化，促进了CdS/CdTe界面的适度互扩散，制备了高质量的P-N结。研究CdTe薄膜表面的氧化情况，分析了CdTe制备过程中存在的液相辅助生长机制，优化制备参数，获得了大晶粒纵向择优生长的CdTe薄膜，减小了载流子纵向传输过程中在晶粒界面处复合的几率。在工艺优化的基础上，成功制备了转换效率为15.2％的CdTe薄膜太阳电池，该转换效率是目前国内CdTe太阳电池的最高转换效率。　　第三章，基于过渡金属氧化物V2O5的新型稳定背接触电极制备研究。使用高功函数过渡金属氧化物V2O5作为CdTe和金属背电极间的缓冲层。该缓冲层的引入减小了CdTe和背电极金属之间的功函数不匹配，V2O5禁带中与氧空位相关的缺陷的存在，促进了CdTe中空穴向背电极的注入。V2O5过渡层的存在大大减小了背接触势垒。同时，包含V2O5缓冲层的Cu/V2O5/metal背接触结构可以大大减少Cu的用量，阻止背电极中杂质元素向CdTe中的扩散，提高了电池的稳定性。　　第四章，CdTe薄膜太阳电池弱光性能研究。系统研究了电池在低于标准光强(AM1.5，1000 W/m2)的弱光条件下的光电输出特性。指出了并联电阻对电池弱光性能的重要性。建立CdTe薄膜太阳电池的等效漏电模型，分析了不同漏电机制对电池弱光下输出特性的影响。　　第五章，CdTe薄膜太阳电池的前电极缓冲层研究。制备了Glass/SnO2∶F/SnO2/N-CdS/P-CdTe/Cu-Au结构的CdTe薄膜太阳电池。研究发现，通过引入非连续的多孔SnO2高阻层，既可以实现高阻层有效阻挡漏电通道的作用，同时又给光生载流子的传输保留了低阻通道，提高了器件的光电性能。此外，通过引入Al2O3作为前电极缓冲层，分析了前电极界面能带匹配对器件性能的影响。　　第六章，染料敏化太阳电池复合光阳极研究。在染料敏化太阳电池TiO2光阳极表面沉积不同厚度的氧化物包覆层，制备了ZnO/TiO2和Al2O3/TiO2两种结构的复合光阳极，研究了氧化物包覆层对电池性能的影响。着重针对ZnO/TiO2复合光阳极的能带结构进行仔细研究，使用X光电子能谱方法分析了不同ZnO包覆层厚度的ZnO/TiO2界面能带的变化情况，指出ZnO包覆层的影响是ZnO层厚度和能垒高度的综合作用的结果。