随着新能源革命的兴起,太阳能光伏发电这一可再生新能源变得更加重要,太阳能电池自上世纪八十年代以来一直是国内外研究的热点。有机/无机异质结太阳能电池,结合了无机材料的高稳定性、高载流子迁移率和有机材料的低成本、制备简单、能带可调和可柔性制备等优势,在未来光伏产业中具有巨大的潜力。其中,硅/聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)异质结太阳能电池,因其兼备晶硅太阳能电池的高稳定性、高载流子迁移率、成熟的制备工艺以及高光电转换效率和有机太阳能电池成本低、可柔性制备等优势而引起广泛关注。虽然报道的硅/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的转换效率已经超过16%,但是其效率仍然低于晶硅太阳能电池,离广泛商业化生产使用还有一定的距离,因此,进一步优化提高电池效率和改善电池稳定性成为发展这类电池的重要部分。本论文以制备高性能的硅/PEDOT:PSS异质结太阳能电池为目标,首先发展了 一种高陷光硅纳米结构的方法,并且这种结构能够展现出不同的结构色,有望应用于彩色光伏电池中;同时,为了进一步提高器件性能,我们对硅/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的正面载流子收集和背接触传输进行了优化,深入讨论了硅基底的表面形貌和表面钝化对器件性能的影响;最后研究了电池结构中重要有机组分PEDOT:PSS薄膜的性质对器件性能和稳定性的影响。本论文的具体工作包括:1.探究了通过金属离子辅助湿法刻蚀得到硅纳米孔洞结构,并且形成可调控颜色的方法。实验表明通过控制刻蚀时间可以得到不同直径和深度的纳米结构,其大小可以很好地调控不同波长的光波的共振、传播以及干涉,对不同频率的光波不同程度的吸收形成了绚丽多彩的结构色。这种方法是采用非光刻无模板的刻蚀工艺,成本低、制作简单和批量制作,重要的是这种不规则的结构色的产生是和角度不相关的,可以用来制备图案显示,同时也可以用来探测不同介电常数的溶剂。2.探究了栅线电极优化在硅/PEDOT:PSS异质结太阳能电池中的应用。通过设计掩埋式复合电极,将遮光面积比从12%降到7.8%,大大减少了光学损耗,增加了电池的短路电流,实验表明银/氧化钼复合电极,不仅避免了银直接蒸镀在硅片上,而且对硅表面起到表面钝化作用,进一步提高这类电池的转换效率。同时,引入适量的硅烷偶联剂掺杂PEDOT:PSS,来增加硅纳米结构与PEDOT:PSS层之间的接触,改善结的质量更好,更有利于空穴的收集和传输。3.探究了一种新型的利用光掺杂形成背场来改善硅/PEDOT:PSS异质结太阳能电池背电极接触方法。当近红外的光子穿过硅基底,被黑磷吸收产生光生载流子,这些载流子注入到氧化锌界面层中,有效的增加了氧化锌的导电率,同时,界面层和硅之间形成一个反向的场强,在这类似于重掺杂形成的背场作用下,空穴更难到达背电极,减少空穴和电子和复合,增加了少数载流子的寿命。实验结果表明黑磷掺杂氧化锌界面层能有效形成背场减少载流子复合,同时,能够减小背电极接触电阻,最终得到最高转换效率为15.2%的电池。4.探究了后处理中PEDOT:PSS薄膜的电学性能的影响,同时对PEDOT:PSS薄膜的稳定性进行研究,实验结果表明空气中的水分对PEDOT:PSS薄膜的导电性和功函数等电学性能造成不可逆的破坏。为了改善硅/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的稳定性,选择隔绝水的有机涂层作为保护层,发现保护涂层不仅可以有效的改善了电池的稳定性,同时合适的厚度进一步起到了减反的作用。有保护层涂层的电池的转换效率仅仅有不到10%的衰减,而没有保护涂层的电池的转换效率衰减了80%。