光电材料是太阳能电池的基础,也是为人类社会提供可靠清洁能源过程中的关键一环。为了得到光电转换效率更高同时使用更可靠的太阳能电池,科研工作者必须对不同光电材料的光电特性进行深入的研究与探索。新型半导体材料Cu₄Bi₄S₉（CBS）具有很好的光稳定性、强太阳光吸收性以及宽光谱吸收范围等优异光电性质。这些优异的性质使其在太阳能电池领域拥有巨大的应用潜力。但是由于在CBS中存在较高的电子复合率,抑制了其光生电荷的分离,限制了其优良的光电性质,所以在论文中我们尝试在CBS中引入高电子迁移率的石墨烯或者氧化石墨烯（RGO）来改善CBS的光电特性。石墨烯或者还原氧化石墨烯（RGO）是一种拥有二维结构的碳同素异形体,而且其碳原子以sp2杂化的结合方式进行连接,形成一种六角形的结构形式。RGO特殊的结构形式使其拥有一些其他材料无法比拟的优良特性,例如在室温下具有非常高的电子迁移率、高比表面积、高热传导性等特性。由于这些优异的特性,在课题中我们尝试引入拥有高电子迁移率的RGO来改善CBS的光电特性。半导体材料α-Fe₂O₃拥有良好的化学稳定性、无毒性和低成本等优良特性,同时由于其合理的价带位置和良好的能带隙,可以作为电子受体的α-Fe₂O₃在光伏材料领域拥有极高的应用前景。在我们的课题中,我们将对这几种材料进行深入的研究与探索。本论文的研究内容主要分为三章论文第二章主要阐述了表面光电压技术（SPS）的发展历程以及基本原理,同时介绍了表面光电压谱仪器的基本结构和每一部分的功能机制。在章节的最后外场诱导下的表面光电压技术（EFISPS）也得到了详细的介绍。通过本章的研究,我们可以充分了解光面光电压的作用机制以及半导体材料表面光电压谱的主要测试方式。在论文第三章阐述了用水热法制备纯净CBS纳米带,然后在CBS纳米带胶体中加入不同质量比的RGO,制备成拥有不同RGO质量比的CBS-RGO复合物。在实验结论与分析中,通过分析样品的X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电镜（TEM）、选定区电子衍射（SAED）和SPS来得出RGO对CBS光电性质的影响以及最合适的RGO质量比。论文第四章阐述了采用溶胶凝胶法在ITO导电玻璃上制备得到α-Fe₂O₃薄膜,然后在α-Fe₂O₃薄膜的基础上,把拥有1.6%RGO质量比的CBS-RGO复合物胶体和纯净CBS胶体分别旋涂到α-Fe₂O₃薄膜上,制备成α-Fe₂O₃/CBS-RGO和α-Fe₂O₃/CBS两种异质结结构及其太阳能电池。采用XRD、SEM、SPS、EFISPS以及I-V特征曲线等测试方法对其进行研究。我们的实验结果表明α-Fe₂O₃/CBS-RGO异质结比α-Fe₂O₃/CBS异质结拥有更强的表面光电压响应强度。所以通过把RGO引入CBS纳米带,CBS纳米带高电子复合率的缺陷得到改善,从而提升了异质结中的光生电荷分离效率,提升了其光电性能。同时根据光生电荷传输机制,在α-Fe₂O₃/CBS-RGO中,不同材料之间形成一种能级匹配,从而使光生电子能够顺利的从CBS传输到RGO,然后到达α-Fe₂O₃。通过EFISPS图谱的分析,在正向电场下α-Fe₂O₃/CBS-RGO的光电性质提升的幅度明显高于α-Fe₂O₃/CBS,这个实验结果进一步证明了RGO在异质结的光生电荷分离中所扮演的重要职能。根据α-Fe₂O₃/CBS-RGO和α-Fe₂O₃/CBS太阳能电池的I-V特征曲线,α-Fe₂O₃/CBS-RGO和α-Fe₂O₃/CBS太阳能电池的最大光电转换效率分别为6.8%和3.1%。此实验结论进一步证明了能带匹配、作为传输介质的RGO等因素对异质结光电性质的综合作用。