立方晶系的FeS<,2>(pyrite)具有合适的禁带宽度(E<,g>≈0.95 eV)和高的光吸收系数(λ≤700 nm时,α≥5×10<5>cm<-1>),环境相容性好,制备成本较低,是一种较有研究价值的新型太阳能电池材料. 本文采用磁控溅射纯Fe膜硫化法制备了多晶FeS<,2>薄膜,研究了薄膜厚度和先驱体Fe膜结晶程度对合成的FeS<,2>薄膜组织结构和光电性能的影响,并将FeS<,2>薄膜应用于纳米晶敏化太阳能电池系统,探讨了不同晶粒尺寸的FeS<,2>薄膜对多孔FeS<,2>薄膜的敏化作用.主要研究结果如下: 在硫化过程中,不同厚度薄膜的相变比容变化、反应完善程度、膜体刚性约束及晶格微观应力等因素的作用程度不同,导致了点阵畸变程度的不同,而薄膜中的晶粒均呈细小的颗粒状.较厚的薄膜表面更为平整并且组织更为均匀.随薄膜厚度增加,载流子浓度下降而迁移率上升.当膜厚超过400 nm后,载流子浓度上升而迁移率下降.在膜厚约为130 nm时,电导率出现极大值. 较高的基底温度能够产生较大晶粒尺寸和较好结晶度的Fe膜,400℃硫化反应可使不同结晶程度的Fe转变为晶粒细小的FeS<,2>,膜体几何连续性随先驱Fe膜基底温度升高而改善.随先驱Fe膜晶粒增大,合成的FeS<,2>薄膜载流子浓度下降,Hall迁移率上升,在Fe膜晶粒尺寸为39 nm附近,FeS<,2>薄膜电阻率出现极大值,光吸收系数和禁带宽度出现极小值.先驱体Fe膜晶粒尺寸和结晶程度的不同影响了硫化反应中的原子扩散行为和相变应力诱发的沿晶开裂倾向,进而改变了FeS<,2>薄膜中的晶体缺陷数量、分布和作用及薄膜的双层膜结构,最终导致了载流子运动状态、以及光子吸收和能带结构的变化. TiO<,2>/FeS<,2>能带结构的分析表明,对n型TiO<,2>膜,结处内建电势的存在使得FeS<,2>薄膜为p型导电时光生电子能更有效地注入到TiO<,2>导带中.在不同的硫化温度下制得了FeS<,2>/TiO<,2>复合膜,FeS<,2>薄膜改善了复合膜的光吸收性能.300℃硫化不充分存在过渡相等缺陷,400℃硫化得到的FeS<,2>薄膜中存在的大尺寸晶粒对多孔膜的修饰减少了光生电子注入的有效表面积,均导致了光电流偏小。