铜铟镓硒（Cu（In,Ga）Se2,CIGS）太阳能电池,目前是薄膜太阳能电池中转换效率最高的,以其优异的特性和稳定的器件性能,在科研界备受关注,在未来的工业化和商业化具有广泛的前景。由于CIGS作为四元化合物半导体材料,具有自身材料的复杂性,对CIGS太阳能电池效率影响因素的探究,仍受限于实验条件,目前还没有利用实验测试分析方法研究高Ga组分CIGS吸收层的薄膜性质。本文借助机器学习与器件模拟这两种手段,研究了CIGS影响效率因素以及设计高效率复合电池结构,主要研究内容如下:（1）通过机器学习算法对已有的研究基础和文献报道的数据进行量化分析,包括光伏特性参数和关键影响因素之间相关性、高性能器件材料和器件特征。分析得出,共蒸发法、碱金属后沉积工艺、高衬底温度（500～600℃）以及选择玻璃衬底等因素更能制备出高效率CIGS器件。利用三种机器学习算法预测器件性能,通过性能评估得出随机森林算法预测更加准确（在测试集中对PCE的预测评估,RMSE=1.2%,皮尔逊相关系数r=0.88）。基于随机森林学得的模型,在预测器件性能时,只需提供主要特征参数就可以得到器件光伏参数的预测值。（2）通过器件模拟手段对效率影响因素进行分析,以及设计合理的器件结构。对CIGS电池极限效率分析得知,需要对JSC、VOC做进一步提升。基于wx AMPS太阳能电池模拟软件,模拟出了当下最高效率23.35%的CIGS电池,通过对GGI（Ga/In+Ga）占比以及GGI梯度、CIGS厚度、缓冲层厚度、缓冲层/CIGS层导带偏移（CBO）等因素进行模拟,得知GGI的‘V’型双梯度,更薄的缓冲层厚度（20～50nm）以及适当的CIGS吸收层厚度（1um～2um）更有利于提升JSC,恰当的CBO值（0.15～0.25e V）对器件性能更有利。（3）探索了新的无镉缓冲层材料—卤素钙钛矿材料,通过wx AMPS软件模拟出了n-钙钛矿/p-CIGS异质结电池效率为29.82%,n-钙钛矿/i-CIGS/p-CIGS的NIP异质结电池效率为30.58%。基于模拟软件仿真结果,设计出两种钙钛矿/CIGS复合太阳能电池。这种复合电池将钙钛矿材料与CIGS材料两者的优点结合起来,具有高效率,对环境无污染,具有较高的发展潜力。图41幅,表11个,参考文献79篇。