在石油、煤炭等传统能源消耗量急剧增长的今天，具有可再生和利用成本低等优点的太阳能成了一个热点。随着新型太阳能电池—薄膜太阳能电池的深入研究，要提高薄膜太阳能电池的光电转换效率和降低制备成本，制备高质量低成本的太阳能薄膜电池是从本质上解决问题的一个途径。Cu₂O是一种廉价、安全、原料丰富、无污染且性能稳定的半导体材料，在无掺杂的情况下由于存在CuO因而呈n型。Cu₂O的禁带宽度为2.0-2.5eV，与太阳光谱的极大值相匹配，具有较高的光电转换效率，因此在太阳能电池中的应用逐渐受到人们的重视。但在Cu₂O制备中易伴有窄禁带宽度的n型CuO生成，影响薄膜的光电转换效率，因此如何在制备过程抑制CuO相成了一个重要的研究课题。本文综合介绍了各种制备Cu₂O薄膜的工艺方法、Cu₂O薄膜的特性及其在太阳能电池上的应用，并分析改善Cu₂O薄膜性能的各种途径。本文通过采用直流反应磁控溅射法以及掺氮工艺制备了纯相的Cu₂O薄膜，并运用基于第一性原理的量子力学泛函密度法研究了掺N对Cu₂O电子结构以及电学性能的影响。计算表明，以替代位存在的N杂质引入的缺陷能级与Cu₂O价带附近能级发生很好的杂化作用，在Cu₂O中能够形成很浅的受主能级，因而可能产生很高的空穴浓度。在上述理论基础上，我们采用两种掺杂方法，成功地获得了高空穴浓度的p型纯相Cu₂O∶N薄膜，最高空穴浓度达到3.99×10¹⁹cm^-3，电阻率低达1.21Ω·cm。