铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,简称CZTS)薄膜太阳电池由于具有绿色环保、成本低廉和较高的光电转换效率等优点,已成为太阳能电池研究的热点之一。CZTS半导体薄膜作为CZTS薄膜太阳电池的吸收层,对CZTS薄膜太阳电池的质量和性能起着重要作用,因此,展开对CZTS半导体薄膜的研究具有十分重要的意义和价值。采用溶剂热合成技术,以乙醇为溶剂,氯化锌、氯化亚锡、氯化铜和硫脲为反应剂,以草酸为还原剂,十六烷基三甲基溴化铵为阳离子表面活性剂,直接在透明导电玻璃衬底上制备Cu2ZnSnS4(CZTS)半导体薄膜。采用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)、拉曼光谱、透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱研究了反应温度、氯化铜浓度、氯化锌浓度和反应时间对CZTS半导体薄膜的结构、形貌和光学性能的影响规律。研究结果总结如下：1.在不同反应温度下制备出了具有锌黄锡矿结构CZTS纳米晶半导体薄膜。CZTS纳米晶薄膜具有锌黄锡矿结构,当反应温度从140-C逐渐升高到230。C时,纳米晶的平均晶粒大小从4.25nm逐渐增加到13.17nm,禁带宽度从1.76eV减小到1.53eV；同时,低温下制备CZTS薄膜是由平均尺寸约450nm的类球形颗粒组成的,高温下制备的薄膜逐步演变成由相互卷绕的纳米纸构成。2.氯化铜浓度对所制备的CZTS薄膜纯度影响较大。当氯化铜浓度低于0.025M时,所生成的薄膜是纯相的CZTS,当氯化铜浓度大于0.0375M时,薄膜中出现Cu784杂相。氯化铜浓度为0.025M时,所制备的CZTS薄膜较纯相且结晶性最好,薄膜形貌是由很多相互卷绕厚度约10nm纳米片组成,薄膜均匀致密。当氯化铜浓度为其他值时,薄膜是由许多不规则大小不一的块状颗粒组成,薄膜不是很致密,且在衬底上沉积很不均匀；随着氯化铜浓度逐渐增加,CZTS薄膜的禁带宽度逐渐减小。3.不同氯化锌浓度下制备出了纯相的锌黄锡矿结构CZTS薄膜；氯化锌浓度对CZTS薄膜的表面形貌影响不大,在不同浓度下制备的CZTS薄膜都由相互卷绕的纳米片组成的,这些纳米片均匀分布在FTO衬底上；当氯化锌浓度低于0.0625M时,所制备的CZTS薄膜样品在紫外和可见光波段的透射率低于20%,对光的吸收比较强。不同氯化锌浓度下制备的CZTS薄膜样品禁带宽度都较为接近太阳电池最佳带隙。4.在不同反应时间下生成的薄膜都为纯相的锌黄锡矿结构CZTS薄膜。随着反应时间的逐渐增加,薄膜的结晶性逐渐增强,平均晶粒尺寸也随之增大。反应时间对CZTS薄膜形貌影响不大,薄膜都由相互卷绕的纳米片组成,随着时间增加薄膜越来越均匀致密；反应时间为5h、10h、15h、20h所制备的CZTS薄膜对应的禁带宽度分别为1.89eV, 1.81eV,1.71eV,1.83eV。