本工作采用磁控溅射法沉积钼(Mo)薄膜,并作为背电极应用于铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2,简写为CIGS)薄膜太阳电池。系统研究沉积工艺如沉积压强和沉积功率对Mo薄膜各种材料特性包括晶体结构、光学性质、电学性质以及表面形貌等影响及其它在CIGS薄膜太阳电池中的作用。研究结果表明:Mo薄膜的动态沉积速率随着沉积功率的增加而增加,随着沉积压强的升高而降低。当沉积压强为0.15 Pa,沉积功率为1200 W时,所沉积的Mo薄膜的动态沉积速率最高,为15.1 nm.m/min。由于在低气压、高功率的条件下沉积的Mo薄膜致密性比较好,同时晶粒尺寸也比较大,所以具有比较低的电阻率,其中沉积功率为1200 W,沉积压强为0.15 Pa的样品的电阻率3.7×10-5Ω.cm。沉积功率和沉积压强对Mo薄膜的性质有比较大的影响。将不同沉积条件的Mo薄膜采用相同的工艺制备成CIGS薄膜太阳电池器件,其中沉积压强为0.15 Pa,沉积功率为1200 W的Mo薄膜对应的电池器件的效率最高,为12.5%。采用三步多源共蒸发法(简写为三步法,即3-stage co-evaporation process)沉积CIGS薄膜太阳电池中的CIGS吸收层,系统地研究了铜(Cu)和Ⅲ族元素[铟(In)和镓(Ga)]的原子比率[Cu/(In+Ga),简写为CGI]、镓(Ga)和Ⅲ族元素的原子比率[Ga/(In+Ga),简写为GGI]以及衬底温度对CIGS吸收层材料特性以及CIGS薄膜太阳电池器件性能的影响。研究结果表明:随着CGI的增加,CIGS吸收层的Raman散射(简写为Raman)特征峰和X射线衍射(简写为XRD)特征峰都整体向左偏移。由于液相辅助结晶的作用,CIGS吸收层的晶粒尺寸随着CGI的增加而增大。通过电流-电压(简写为I-V)特性曲线测试发现,随着CGI的增加,其对应的CIGS薄膜太阳电池的开路电压,短路电流和光电转化效率都呈现先增加后减小的趋势,而填充因子则呈现逐渐减小的趋势。CGI等于0.87时获得转换效率最高的CIGS薄膜太阳电池。随着GGI的增加,CIGS吸收层的Raman特征峰和XRD特征峰都向右偏移。由于在沉积CIGS薄膜的过程中Ga的扩散速度比In的慢,所以,随着GGI的增加,CIGS吸收层的晶粒尺逐渐减小,同时其致密性逐渐变差。通过I-V特性曲线测试发现,CIGS薄膜太阳电池的开路电压随着GGI的增加而增加,短路电流和填充因子随着CGI的增加而减小,当GGI大于0.324时,CIGS薄膜太阳电池的光电转换效率明显降低。在沉积CIGS薄膜的过程中,随着衬底温度的升高,CIGS吸收层对应的XRD特征峰的半峰宽逐渐变窄,而晶粒尺寸逐渐变大。通过I-V特性曲线测试发现随着衬底温度的升高,相应的CIGS薄膜太阳电池的开路电压,短路电流和光电转换效率都呈现先增加后减小的趋势,并且都是在620℃时获得最大值,而填充因子则是随着沉积过程中衬底温度的增加逐渐增加。通过对CIGS薄膜太阳电池的各层的优化,本课题组以钠钙玻璃为衬底,研制出了转换效率为16.07%的CIGS薄膜太阳电池。