Los semiconductores I2-II-IV-VI4 (I = Cu/Ag; II = Ba/Sr/Co/Mn/Fe/Mg; IV = Sn/Ti; VI = S/Se) han despertado un creciente interés como capas absorbentes fotovoltaicas por sus propiedades optoelectrónicas favorables. No obstante, la eficiencia se ve limitada por un déficit elevado de 𝑉𝑂𝐶, atribuible a una desalineación de bandas con la capa tampón tóxica de CdS y a la recombinación próxima al contacto posterior. Para abordar estos retos, esta tesis presenta cuatro estudios: tres evalúan capas tampón no tóxicas como alternativas a CdS en celdas solares basadas en Cu2BaSn(S,Se)4, Ag2BaTiSe4 y Cu2MSnS4 (M = Co, Mn, Fe, Mg); el cuarto examina el efecto de las capas transportadoras de huecos (HTL) en dispositivos de Cu2SrSnS4, empleando el simulador SCAPS-1D. En total, se diseñaron 4,959 dispositivos variando: la capa absorbente, capa tampón, HTL y propiedades de interfaz. Primero, se propone TiS2 como capa tampón para Cu2MSnS4 (M = Co, Mn, Fe, Mg). Frente a CdS, las configuraciones con TiS2 logran eficiencias > 27 %, asociadas a barreras electrónicas reducidas (−0.24/−0.40/−0.04/0.08 eV en TiS2/Cu2MSnS4) y a potenciales incorporados superiores a 1.2 V. Segundo, se evalúa ZrS2 como capa tampón para Cu2BaSn(S,Se)4: ZrS2 se comporta como semiconductor tipo n degenerado, mejora la conductividad del dispositivo y muestra tolerancia a defectos hasta 10¹⁸ cm⁻³. Tercero, se exploran calcogenuros alcalinotérreos (MgS, BaS, CaS, SrS), además de CdS, como capas tampón para Ag2BaTiSe4; alcanzando eficiencias >28 %, atribuible a menor acumulación de la capacitación y a mayor desdoblamiento de niveles cuasi-Fermi. Finalmente, se diseñan celdas de Cu2SrSnS4 con y sin HTL; La celda sin HTL, el campo incorporado se debilita y la curvatura de bandas interfacial se intensifica, dificultando la separación y el transporte de huecos y reduciendo la eficiencia global, lo que resalta la importancia de integrar HTL para elevar la eficiencia. En conjunto, esta tesis ofrece una base teórica sólida para impulsar la mejora del desempeño en celdas I2-II-IV-VI4 y orienta los pasos experimentales para lograr dispositivos más estables y eficientes.