热光伏技术是一种新兴的绿色清洁能源技术。将低温辐射转化为电能的热光伏电池在许多领域比如航天、军事方面有良好的应用前景。部分Ⅲ-V族化合物半导体具有较窄的禁带宽度,可以吸收长波长的红外光子,对红外发射体的温度要求较低,非常适宜制备热光伏（TPV）电池。本研究选用一种窄禁带半导体碲化铋（Bi2Te3）作为研究对象,碲化铋不仅具备室温下优秀的热电性能,而且具有良好的红外吸收性能,是一种很有潜力的红外功能材料。近年来围绕Bi2Te3的研究一直是一个热点课题。论文的主要工作是采用射频磁控溅射方法分别在p型硅衬底和p型锗衬底上溅射n型Bi2Te3薄膜,制备n-Bi2Te3/p-Si及n-Bi2Te3/p-Ge热光伏电池,并研究了退火处理对电池的电学性能及薄膜质量的影响。具体内容如下:1.首先采用射频磁控溅射方法制备了可以吸收红外辐射的n-Bi2Te3/p-Si的热光伏电池。为了提高薄膜的质量,减小载流子在传输过程中的复合,在退火炉中对制备的电池样品进行了10小时的退火处理。薄膜中柱状结构生长相对较好,且不同衬底温度下形成的薄膜中Bi和Te两种元素维持了稳定的原子比（约36:64）。退火后Bi2Te3薄膜的衍射峰沿着C轴方向生长,薄膜结晶度变好,薄膜电阻率有所上升。2研究了n-Bi2Te3/p-Si的热光伏电池的电学性能。结果显示,n-Bi2Te3/p-Si异质结的p-n结特性良好,热源辐射温度的升高导致开路电压及短路电流的增大。利用仿真软件Silvaco TCAD模拟了p-Si/n-Bi2Te3异质结的能带结构,并分别从能带结构和载流子复合的角度解释了n-Bi2Te3/p-Si热光伏电池输出功率较小的原因。3.采用射频磁控溅射方法制备了n-Bi2Te3/p-Ge热光伏电池。与n-Bi2Te3/p-Si热光伏电池相比,p-Ge/n-Bi2Te3热光伏电池更小的价带阶减小了势垒对于Bi2Te3侧的光生空穴向p区运动的阻碍作用,进而提升了电池的输出能力。对p-Si/n-Bi2Te3异质结、p-Ge/n-Bi2Te3异质结的能带结构以及不同掺杂浓度的p-Ge与n-Bi2Te3形成的异质结的能带结构并进行了对比分析,解释了能带图中势垒高度、耗尽区宽度和价带阶大小的形成机制。在不同辐射温度条件下对n-Bi2Te3/p-Ge热光伏电池的电学性能(异质结的IV曲线、开路电压VOC、短路电流ISC)进行了测试。与n-Bi2Te3/p-Si热光伏电池对比,n-Bi2Te3/p-Ge热光伏电池的输出电流显著增大,IV曲线反向斜率增大,并从能带结构和载流子传输两个角度对测试结果进行了解释。