柔性薄膜电池可卷曲、质量功率比高、轻便，相比于当前硅基电池应用范围更为广泛，是未来发展的重要方向。其中铜铟镓硒(Cu(In, Ga)Se2，简称CIGS）柔性薄膜电池转换效率高，稳定性好，是目前薄膜电池的研究热点，也是产业界最为关注的新型太阳能电池。但是吸收层为多元化合物，性质多变，并且异质结结构界面性质复杂，尚存在许多课题需要进一步研究。器件模拟仿真作为一种有效的理论分析方法，已经成为高性能太阳能电池研究的重要手段。对于柔性封装的铜铟镓硒电池，长期稳定性是其大规模应用的首要条件，也是产业界当前研究重点，其背后的衰减机制急需更深入研究。 本文首先介绍了太阳能电池的基本原理，着重介绍了铜铟镓硒太阳能电池的研究历史、材料性质、研究进展和当前产业化情况。同时对理论模拟用于太阳能电池研究中的历史和进展做了简单介绍。详细说明了理论模拟的原理，包括涉及到的半导体物理与数值模拟基础。介绍了本文采用的模拟软件SCAPS的原理，以及主要模拟结果:电流-电压特性和量子效率。 通过对单结铜铟镓硒太阳能电池的解析模型分析，研究半导体层厚度、载流子浓度、能带结构等对电池性能的影响，并进行优化。分析采用不同梯度能带结构的电池性质变化，并最终得到22.15％的最优转换效率。研究无Cd缓冲层材料Zn(O，S)在铜铟镓硒电池中的使用，并对界面导带失配的影响进行了分析和优化。针对碱金属对界面性质的影响，发现费米能级钉扎引起的界面反转对电池填充因子和效率有明显影响。 对铜铟镓硒太阳能电池用于半透明结构电池的可行性进行了分析，提高吸收层带隙以增加光透过，并引入梯度能带以提高载流子收集效率，分析可见光区域的不同波长的吸收效率。最终得到透过率57.87％，转换效率9.19％的半透明电池。 叠层结构的铜铟镓硒太阳能电池，可以设计不同能带结构的上下电池，对太阳光不同波段进行分段吸收，以提高光吸收效率。采用两端输出的叠层电池结构，最终得到23.11％的转换效率。 对铜铟镓硒太阳能电池的柔性封装工艺进行了相关研究，通过老化试验观察电池性质随时间增大的变化规律，发现串联电阻变大是电池衰减的主要原因，并得到了电池转换效率与串联电阻之间的指数近似关系公式。采用理论模拟的方法分析器件衰减的物理机制，发现窗口层导带上升和吸收层缺陷密度的增大是电池衰减的主要因素。
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