BiFeO₃（BFO）作为一种室温下的单相多铁材料,具有简单钙钛矿结构,其中氧八面体绕着体对角线轴转动一定的角度,形成一种偏离理想钙钛矿结构的斜方结构。作为铁电材料,BiFeO₃的开路电压不受材料禁带宽度限制,大小与其体光伏效应密切相关,表现出与传统p-n结型光伏器件不同的机制,由于其在新型光电子器件应用领域（如太阳能电池）的巨大潜力,已成为学术界关于铁电材料物理和应用研究的一个热点。但是人们在研究BFO薄膜的光伏效应时发现,导致该效应的物理机制往往非常复杂,例如薄膜较厚时不可忽视的体光伏效应、薄膜中复杂畴结构的畴壁、电极/BFO界面处的肖特基结、极化导致的退极化场或者是薄膜内部的结构缺陷都可能会对光伏有一定的贡献。BiFeO₃材料具有较高的剩余极化强度和较低的带隙宽度（2.6-2.7eV）,高的剩余极化强度意味着体光伏效应和退极化场贡献的光伏效应更显著,合适的带隙宽度也使得其能有效吸收可见和紫外光,因此它是一种不可多得的制备光伏器件的材料,同时BFO薄膜与其他材料的结合也可以提高光伏。于是本文通过实验、理论和建模的方法探究了BiFeO₃基光伏器件的光伏效应。使用溶胶凝胶法制备了R3C空间群的菱方相纯相BiFeO₃薄膜,找到了合适的工艺参数,对透射性进行了分析并通过外推法得到了其带隙宽度。使用磁控溅射法制备了Cu₂O薄膜,并对其光学和电学性能进行了测试分析,确定了最佳工艺参数。使用基于密度泛函理论的第一性原理计算对BiFeO₃晶体进行研究。选取的交换关联势为GGA-Perdew-Burk-Ernzerhof,选取的平而波截断能数值500 eV,对几何模型进行优化后得到了BiFeO₃晶体的总态密度、分波态密度、能带结构和光学性质。价带的最大值主要集中在在O-5p态,导带的最小值主要集中在Fe-3d态与O-5p态。Fe-3d态的最大峰值主要集中在-6.8 eV,且在此处与O-5p态杂化。通过态密度和能带结构可以得到纯铁酸铋的带隙是2.592 eV。各光学性质的峰值也与能带结构相吻合,显示出纯相BiFeO₃在可见紫外范围内有较好的光吸收。利用多物理场建模的方法探究了BiFeO₃基光伏器件的光伏效应。在三明治结构的器件中,上下电极的功函数差会引起内建电场增强产生更大的开路电压和短路光电流,而BFO薄膜与Cu₂O薄膜的结合可以使得短路光电流提升了五倍,填充因子增加约10%,大幅提升了光伏效应。