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作为第三代半导体材料，InxGa1-xN合金的禁带宽度可以在0.7eV(InN)～3.4eV(GaN)范围内连续可调，其吸收光谱和太阳光谱有着近乎理想的匹配;它是直接禁带材料，具有很高的吸收系数;并且它具有高硬度，耐高温，耐辐射的优点，这些优点使得InxGa1-xN合金成为制备高效率太空层叠太阳电池的很有潜力的候选者。本论文在InGaN太阳电池的器件制作、性能测试和理论模拟等方面进行了细致深入的研究工作，具体的研究内容如下:
1.从实验上制备了In组分为0.07和0.13、两种电极结构（半透明扩展层和指状电极）的Ni/InGaN/GaN肖特基势垒太阳电池。通过XRD，AFM，光致发光等实验测试手段对MOCVD生长的InGaN/GaN薄膜的性质进行表征，发现InGaN/GaN薄膜的晶体质量随着In组分的增大发生了退化。肖特基势垒电池的反向饱和电流也随着In组分的增加而增大。
2.实验上深入研究了InGaN肖特基势垒太阳电池的电流电压特性和光谱响应，并辅助以模拟手段对太阳电池进行分析。半透明电极电池和指状电极电池具有几乎同样的开路电压，相对于指状电极电池，半透明电极电池具有更高的填充因子;但是由于指状电极电池具有更大的短路电流，指状电极电池总体上比半透明电极电池产生了更大的输出功率。随着In组分的增大，电池的开路电压和填充因子急剧下降，光谱响应也随之下降;随着In组分增大而退化的薄膜晶体质量是InGaN肖特基势垒太阳电池的开路电压和填充因子急剧下降、光谱响应降低的主要原因。
3.对含有深能级的InGaN肖特基势垒太阳电池和InGaNpin同质结太阳电池进行模拟，模拟表明深能级浓度和俘获截面的增大引起开路电压和填充因子的显著降低;短路电流对深能级的浓度和俘获截面的变化并不敏感。开路电压和填充因子的下降是效率降低的主要原因。并对模拟结果和实验结果进行初步的比较分析。
4.通过有效质量理论对In0.65Ga0.35N太阳电池中的浅能级杂质进行分析，计算出In0.65Ga0.35N浅能级施主和受主的电离能分别为15.5meV和92.9meV。在此基础上得到了In0.65Ga0.35N的浅能级杂质在室温条件下强电离时的杂质浓度范围:施主为5.0×108cm-3～2.72×1016cm-3，受主为5.0×108cm-3～2.74×1016cm-3;并估算了产生杂质能带的最低杂质浓度:施主～1×1018cm-3，受主～2.19×1020cm-3。借助AMPS-1D太阳电池模拟软件对含有部分电离的浅能级杂质的In0.65Ga0.35N肖特基势垒和pin同质结太阳电池进行模拟，得到了电池的能带结构和载流子分布;并分析了浅能级杂质浓度对电池的性能的影响。