面对越来越严重的能源以及环境问题,人们将越来越多的注意力转向了光伏太阳能。其中,晶体硅太阳电池技术已经高度产业化,效率已达瓶颈。为了进一步提高电池效率、降低成本以实现平价上网的目标,大量的光伏企业,大学和研究机构已致力于各种低成本、高效率晶体硅太阳能电池的研究。非晶硅/晶体硅异质结太阳电池作为高效晶体硅太阳电池的一种,有望进一步降低成本,于是成为了行业内的研究热点。异质结太阳电池获得高转换效率的关键在于非晶硅薄膜可以对晶体硅表面的悬挂键实现优异的钝化。常用制备非晶硅薄膜的方法有等离子体增强化学气相沉积、电感耦合等离子体化学气相沉积和热丝化学气相沉积。但是,其中前两种技术沉积过程中会对衬底造成表面损伤,第三种则容易导致硅的低温外延,都会降低薄膜的质量。本论文采用一种先进的温和等离子体沉积技术来制备非晶硅薄膜,并对其在晶硅表面的钝化性能作了系统的研究。具体研究工作如下:(1)介绍了本文采用的自主研发的温和等离子体沉积系统(即CCEP非平行板式电容耦合等离子体系统)的结构、原理与先进性,并对沉积非晶硅薄膜的实验流程进行了详细介绍。(2)通过改变温和等离子体系统的工艺参数(沉积气压、功率、温度和氢气硅烷流量比等)制备不同质量的非晶硅薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、椭圆偏振光谱仪和扫描电子显微镜研究薄膜的微结构,并以薄膜的氢含量和微结构因子来分析制备工艺参数对非晶硅薄膜微结构的影响。结果表明,沉积气压为65 Pa时,薄膜具有较高的氢含量17.6%,且微结构因子最低为0.24,薄膜具有较好的致密性。气压升高或者降低,薄膜的氢含量都会降低,并且微结构因子增大,薄膜致密性变差;沉积功率为100 W时,薄膜氢含量为18.2%,微结构因子最低为0.28,薄膜致密性最好。沉积功率较小或较大时,薄膜致密性会变差,前者是由于硅烷不能被完全分解,后者则是较大的功率导致生长的薄膜受到粒子轰击而产生缺陷;沉积温度为50℃时,薄膜具有最高的氢含量21.3%,薄膜也相对疏松,微结构因子为0.35。随着温度的上升,薄膜变得相对致密,但同时氢含量也不断减少;在氢气硅烷流量比为R=0时,薄膜的氢含量最高为24.27%,微结构因子相对较高,随着氢气硅烷流量比的增加氢含量逐渐降低,薄膜变得相对致密。在氢气硅烷流量比为R=5时,薄膜氢含量为20.16%,微结构因子为0.25,薄膜的致密性最好。氢气硅烷流量比继续增加时,过高的氢气稀释会在薄膜中引入缺陷,导致薄膜微结构质量变差。(3)基于温和等离子体在n型(电阻率:0.7~1Ω·cm,厚度:430μm)晶体硅片上双面制备了非晶硅薄膜,利用少子寿命仪测试少子寿命和开路电压,计算表面复合速度,研究了不同工艺参数对非晶硅薄膜在此晶硅表面钝化性能的影响。结果表明,随着沉积气压的升高,薄膜中的氢含量升高,微结构因子减小,薄膜的钝化性能得以提升。当沉积气压进一步升高时,薄膜微结构因子增大,致密性变差,导致钝化性能下降;随着沉积功率的升高,薄膜的钝化性能先提高后下降。功率较小或较大时,薄膜的致密性较差,从而降低了钝化性能;沉积温度为50℃时,薄膜具有最高的氢含量。随着沉积温度的上升,薄膜中氢含量减少且变得相对致密,对应的钝化性能先降低后升高。温度过高时,由于氢含量严重降低导致薄膜钝化性能下降;在氢气硅烷流量比较低时,薄膜中形成的多孔隙微结构导致薄膜钝化性能较差。随着流量比的增加,薄膜微结构因子逐渐降低,薄膜钝化性能得以改善。过高的氢气稀释,导致薄膜微结构因子再次升高,薄膜钝化性能下降。最终,在优化的最佳条件(沉积气压:65 Pa,功率:100 W,温度:50℃,氢气硅烷流量比:R=5)下,经非晶硅薄膜钝化的晶体硅片获得了445μs的少子寿命,开路电压达到696 mV,表面复合速度低至48 cm/s,薄膜的钝化性能得到了显著的改善。