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碲锰镉（CdMnTe）薄膜材料以其优异的光学性能、良好的化学稳定性、卓越的电子传输性能和禁带在1.45-2.85e V间连续可调的优点,被认为是理想的叠层太阳能电池顶层电池材料。目前,顶层CdMnTe薄膜太阳能电池的结构由玻璃、前电极、CdS窗口层、CdMnTe吸收层、背接触层和背电极构成。研究发现,CdS/CdMnTe异质结界面处由于原子周期性排列被破坏而产生的界面态将捕获光生载流子,降低电池性能;对于CdMnTe薄膜太阳能电池,为了克服窗口层CdS存在的短波长透过不完全效应,可以适当地减薄窗口层厚度并在窗口层与前电极之间插入高阻氧化物TiO2构成复合窗口层,以增加光利用率,提高光电转换效率。因此,本文采用第一性原理计算和太阳能电池数值模拟方法,研究CdS/CdMnTe界面态和TiO2/CdS复合窗口层的光学性质,并对CdMnTe薄膜太阳能电池性能进行仿真模拟研究。首先,利用第一性原理计算了CdS（002）、CdMnTe（111）表面和CdS/CdMnTe界面的晶格结构和光电性质。在两种不同Mn原子位置的CdS/CdMnTe界面模型中,Mn原子位于中间层的CdS/CdMnTe界面更稳定,其界面结合能为-0.53J/m2;CdS/CdMnTe界面处费米能级附近不存在界面态,有利于界面的电荷传输;界面处各原子间的轨道杂化与电子转移均促进了原子成键,增加了界面的结合能力。其次,利用第一性原理分别计算了体相CdS、TiO2、表面TiO2（110）以及TiO2/CdS界面的电子结构及光学性质。结果发现,对于100-200nm波长范围的入射光体相CdS的透过率为5%左右,而200-520nm的入射光范围内其透射率逐渐增加,但总体透过率依旧较小;与CdS相比,体相TiO2主要吸收紫外光,几乎不吸收波长大于350nm的入射光;由CdS（002）的双原子终结面与TiO2（110）面结合所形成的TiO2/CdS界面结构更加稳定,其界面结合能为-0.87J/m2;TiO2/CdS复合窗口层在300-520nm波段内透过率总体较高,可达70%,吸收系数较低,可使更多光子到达吸收层,从而提高电池性能。最后,利用太阳能电池仿真软件wx AMPS模拟了窗口层CdS与高阻透过层TiO2厚度对CdMnTe电池性能的影响。结果发现,随着窗口层CdS厚度的减小,电池的转换效率明显得到提升,这表明通过适当地减薄窗口层CdS的厚度可有效地改善电池性能;在加入TiO2形成复合结构窗口层后,与单一窗口层相比,其短波区光子利用率更高,并且短路电流密度Jsc增大,转换效率也得到提升。因此TiO2作为CdMnTe薄膜太阳能电池中的高阻透过层材料,可改善电池的短波响应,提高电池的性能。