薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池综合了薄膜硅材料低温的制备工艺路线和晶体硅优质材料特性的优势，具备实现高效、低成本和高稳定性太阳电池的潜力。采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD)制备的纳米晶硅薄膜材料可实现在单晶硅衬底上的外延生长，并作为纳米晶硅/晶体硅异质结电池中的发射极，由于外延硅材料高的气相掺杂效率，可以得到较高的电导率和实现对载流子的有效收集，从而可以获得较高的电池短路电流密度和光电转换效率。而由于外延硅材料的带隙较窄，限制了电池的开路电压的提高。为提高开压和光伏转换效率，我们采用双面结构的异质结电池，以期通过在电池背面引入背表面场达到对电池性能的改善。本文围绕这一思路，开展了以下几个方面的研究工作：　　 通过数值模拟程序“AFORS-HET”，计算分析了影响薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池光伏特性的因素，包括界面缺陷态密度、发射极结构、本征缓冲层以及背表面电场等。模拟计算表明，异质结电池的界面缺陷态密度是影响电池光伏特性的一个重要参数，当界面缺陷态密度高于一定的临界值时(～4×1011cm-2)，开路电压和填充因子随界面态密度的增加而迅速降低，导致光电转换效率降低。此外通过对双面异质电池的模拟分析，发现引入薄膜硅材料的背表面电场结构后，电池的光伏效率可以提高约2％。　　 采用HWCVD技术制备N型掺杂的纳米晶硅材料和nc-Si(n)/nc-Si(i)/c-Si(p)结构的单面异质结电池。采用RF-PECVD技术制备P型掺杂的非晶硅薄膜材料和a-Si(p)/c-Si(n)结构的单面异质结电池。在分别优化了以上两种技术制备单面异质结电池的基础上，我们制备了结构为nc-Si(n)/nc-Si(i)/c-Si(p)/a-Si(i)/a-Si(p+)的双面异质结电池。通过“C-V”和“C-F”测试得到了较为优化的界面氢处理时间(40s)。对于采用HWCVD技术制备的单面异质结电池，我们获得了最高为13.41％的光电转换效率；对于采用RF-PECVD技术制备的电池，我们获得了最高为9.85％的光电转换效率；对于采用两种技术制备的双面结构的异质结电池，获得了最高为10.8％的光电转换效率。　　 通过对纳米晶硅/晶体硅异质结电池的暗I-V及其温度特性的分析，我们发现在纳米硅/晶体硅电池中，输运过程中的正向异质结暗电流主要包括耗尽区的复合电流和通过界面的隧穿电流。在低电压范围，暗电流由耗尽区的复合电流决定，在较高的电压范围，有热激活辅助的通过界面态的隧穿是主要的输运过程。通过研究得出，在纳米晶硅/晶体硅异质结中，界面缺陷态对暗电流起了很大的作用，要改善纳米晶硅/晶体硅异质结电池的性能，关键问题是降低界面缺陷态密度。　　 研究了在高氢稀释度(97％)和低衬底温度(350℃)条件下，采用HWCVD技术沉积的本征与掺杂薄膜硅材料的外延生长情况，通过高分辨率透射电镜(HRTEM)，观察了薄膜微结构随膜厚的变化。经过研究发现，高氢稀释条件有利于本征薄膜的外延生长，而对于掺杂材料，其外延层质量则相对下降。优化得到了沿硅单晶衬底方向约35nm左右的无周期性层错的优质的本征外延薄膜层。