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随着工业文明的发展，化石能源面临着资源枯竭，环境污染等问题，急需要发展可再生新能源。在各种新能源中，太阳能具有资源丰富，无污染，不受地域限制的优点，是重要的新能源。太阳能利用的重要途径是研制太阳电池，发展至今，晶体硅，CdTe，CIGS为代表的太阳电池发展迅速，效率已经可以达到20%左右。为了进一步的提高效率，从充分利用太阳光宽波段光谱出发，人们提出了包括多结叠层，中间带太阳电池新概念。其中p型透明导体和中间带材料是多结叠层电池和中间带电池中重要的组成部分，而高性能p型透明导体和中间带材料的缺乏严重制约了多结叠层和中间带新概念电池的发展。
本文利用固体化学的研究方法、固体物理的理论知识和结构功能区的概念，对寻找的铜钒硫矿结构的p型透明导体材料Cu3-M-Ⅵ4(M= Nb，Ta，Ⅵ=S，Se)进行了研究。从吸收光谱估算出Cu3NbS4，Cu3NbSe4，Cu3TaS4，Cu3TaSe4的光学带隙分别为2.18eV、2.04eV、2.45cV和2.07eV，室温电导率分别为0.03 S/cm，4.3 S/cm，0.09 S/cm，11.04 S/cm，高于许多已报导的Cu基p型透明导体，是较好的p型透明导体候选基材。同时，该系列化合物还具有一定的光催化性能，经过2个小时，硒化物可将亚甲基蓝降解40%左右，而硫化物可将亚甲基蓝降解70%左右。
为了进一步提高材料的性能，对导电性较好的Cu3NbSe4和Cu3TaSe4的Nb(Ta)位掺杂Zn(Cu)后的性能进行了研究。Zn或Cu的引入对材料的光学带隙影响较小，样品仍然保持了宽带隙的特征，同时，电学性能有较大提高，Cu3.1Nb0.9Se4和Cu3.1Ta0.9Se4电导率分别为11.19 Scm-1和102.58 Scm-1。相对于Zn掺杂，Cu掺杂使得[CuS4]四面体三维网络更加连续，载流子迁移率得到改善，掺杂载流子浓度和迁移率都比Zn掺杂样品的高，能更好的提高电导率。
同时，本文在Cu-Ⅲ-Ⅵ2(Ⅲ=Ga，In；Ⅵ=S，Se)系列化合物中，通过Ge和Sn的掺杂，成功地制备了中间带吸收材料。通过第一性原理及PL谱分析，Ge或Sn的掺入，能够在该系列化合物禁带中引入Ge/Q(Sn/Q)半充满的中间带能级，使Cu-Ⅲ-Ⅵ2化合物的光学吸收边发生明显的红移，扩大了太阳光谱吸收的范围。由于中间带存在，即使少量的掺杂，光学吸收边也能发生较大的红移，例如在CuInS2中，未掺杂前的光学带隙为1.43eV，较少的2%的Sn掺杂时，光学带隙减为1.14eV，而稍大的10%掺杂时，光学带隙减为0.94eV。通过光催化实验，掺杂Sn后的CuGaS2的催化性能由于中间带存在较未掺杂前的提高。进一步通过该系列化合物物的Zn和Sn共掺杂情况研究，光学带隙依然保持较大红移的趋势。同时，Zn的掺入对于改善电学性能和微观结构形貌是有益的，Zn，Sn共掺杂有使颗粒变大的倾向。因此通过Zn，Sn共掺杂在保持中间带能级的同时，改善Cu-Ⅲ-Ⅵ2系列化合物的微观结构是可行的。
为了适应应用要求，本论文采用了磁控溅射的方法对Cu0.9InS2和CuIn0.95Sn0.05S2进行了薄膜化器件化制备，所沉积的预制膜呈(112)晶面择优取向，CuIn0.95Sn0.05S2薄膜的颗粒比未掺杂Cu0.9InS2薄膜的颗粒小。退火后Cu0.9InS2薄膜的光学带隙为1.35eV，CuIn0.95Sn0.05S2薄膜光学带隙发生红移(1.25eV)。初步尝试制备了Mo/Cu0.9InS2/CuIn0.95Sn0.05S2/CdS/AZO中间带太阳电池器件，通过Ⅰ-Ⅴ曲线测试，得到器件的开路电压为384mV，短路电流为1.4mA，填充因子22.06%，电池的效率为1.31%。一定程度上证明器件可行性，为进一步的参数优化奠定了基础。
另外，对可能具有超导性质的ThCr2Si2结构的Cu基磷族化合物Sr1-xLaxCu2Pn2(Pn=P，As，Sb)的电学性质和电子结构进行了探索性研究。发现在测试温度范围内，呈金属性导电，没有发现超导转变，费米面附近的电子态密度主要由Cu3d和Pnnp轨道构成。