能源危机与环境污染是现代社会所面临的主要问题，太阳能具有清洁、取之不尽、用之不竭等优点，无疑是一种理想能源，成为解决能源危机、环境污染等问题的有效途径。太阳电池是太阳能利用的主要形式，目前在各种太阳电池材料中，单晶硅成本高，制造过程中耗能高、污染大；非晶硅太阳电池的稳定性较差；砷化镓、碲化镉对环境的污染较大；有机太阳电池效率较低。比较而言，采用I-III-VI2族黄铜矿化合物Cu（In,Ga）（Se,S）₂材料来制备太阳电池具有很多优点：Cu（In,Ga）（Se,S）₂化合物材料光学禁带可调，适合于调整和优化禁带宽度；具有非常高的光吸收系数，制备的太阳电池只有数微米，降低了原材料的消耗与减轻了电池的重量；电池使用寿命长，无光致衰退效应，在弱光条件下性能依然良好，在空间应用中也具有非常良好的抗干扰、抗辐射能力以及光电转换效率高等优点。因此I-III-VI2族的Cu（In,Ga）（Se,S）₂基太阳电池被认为是最有发展前景的薄膜太阳电池之一。在I-III-VI2族的Cu（In,Ga）（Se,S）₂基太阳电池中，尽管Cu（In,Ga）Se₂太阳电池实验室光电转换效率已达20.3%，且很多公司已经产业化生产了CuInS₂，Cu（In,Ga）Se₂，Cu（In,Ga）（Se,S）₂等I-III-VI2族薄膜太阳电池，但电池的产业化效率依然低下以及制备成本居高不下。因此本文主要从提高太阳电池光电转换效率以及降低太阳电池的制造成本入手，使用新材料以及新的制备方法，利用真空蒸发以及硫化法制备了三种不同结构高质量的太阳电池吸收层薄膜，分别是真空三段共蒸发法制备的Cu（In,Ga）Se₂薄膜、真空蒸发Cu-In金属预制层后硫化法制备CuInS₂以及真空三段共蒸发Cu（In,Ga）Se₂后硫化法制备Cu（In,Ga）Se₂/Cu（In,Ga）（Se,S）₂太阳电池吸收层薄膜。由于电子束蒸发聚焦的高能电子束可使高熔点元素迅速达到足够的高温以产生适量的蒸汽压，在蒸镀薄膜时可以实现快速蒸发，避免合金的分馏，聚焦的电子束又可以局部加热元素源，因不加热其他部分而避免坩埚材料的污染。因此本文根据所选择蒸发元素源的特性，通过电子束与电阻丝蒸发相结合的新方法，采用多元真空三段共蒸发法工艺制备Cu（In,Ga）Se₂薄膜，将传统光学薄膜的光控方法应用于Cu（In,Ga）Se₂薄膜制备的监控，利用晶振以及光量控制薄膜的沉积速率与膜厚，我们制备了高品质的太阳电池吸收层Cu（In,Ga）Se₂薄膜；通过优化器件结构，最终制备的Cu（In,Ga）Se₂太阳电池光电转换效率达15.57%。首次采用廉价、无毒、不挥发、易于存放、常温下为液体的高反应性有机金属二丁基硫醚作为硫源，利用自主研发的装置，硫化真空蒸发沉积的Cu-In金属预制层制备太阳电池吸收层CuInS₂薄膜；通过研究CuInS₂薄膜光致发光光谱的激发光特性与温度特性，首次完整、系统的报道了CuInS₂薄膜本征缺陷能级示意图，为CuInS₂太阳电池的制备工艺提供了理论指导；通过优化硫化工艺，最终制备的CuInS₂太阳电池光电转换效率达1.28%。首次采用廉价、无毒、不挥发、易于存放、常温下为液态，具有更高反应性的有机金属二丁基硫醚作为硫源，对真空三段共蒸发法制备的Cu（In,Ga）Se₂薄膜进行表面硫化处理，从而制备Cu（In,Ga）Se₂/Cu（In,Ga）（Se,S）₂太阳电池吸收层结构薄膜。通过优化硫化工艺路线，在Cu（In,Ga）Se₂薄膜表面硫化得到的Cu（In,Ga）（Se,S）₂厚度大约为200nm。研究表明Cu（In,Ga）Se₂薄膜经过表面硫化处理后薄膜的内部缺陷大量减少，电学性能得到了极大的改善，最终制备得电池器件的开路电压Voc与填充因子FF均相对提升5%左右，光电转换效率则相对提升约9%。