高速、高效单结微晶硅薄膜太阳电池的研究是硅基薄膜太阳电池产业化的关键技术之一。本论文围绕着上述目标，采用甚高频、高压、高功率相结合的技术路线进行了高速率微晶硅薄膜和太阳电池的研究。同时，考虑到光管理的重要性，本论文也详细研究了不同前电极对制备单结微晶硅薄膜太阳电池的影响。主要的工作内容和研究成果如下：　　 一、高速率微晶硅材料的研究。着重研究了压力、功率以及电极间距等对微晶硅材料的沉积速率、电学特性和微结构的影响。沉积速率随着压力的增加存在先增大后减小的趋势，在压力较小时，增大压力有助于提高前驱物通量，降低电子温度，从而增大沉积速率且改善了薄膜质量；而继续增加压力，粉尘产生，沉积速率和薄膜质量都降低。增加功率有助于提高电子温度，促进更多的氢气分解，从而提高微晶硅材料的晶化率，但过高的功率会同时降低材料的晶化率和沉积速率，需要将功率控制在合理的范围。电极间距增大，增加了等离子体的反应空间，增大了前驱物分解的几率，从而有效的提高了沉积速率。此外，鉴于文献报导的电极间距相关结果，并结合本实验研究的成果，分析了在制备高速率微晶硅薄膜太阳电池时，平板电极和喷淋电极在电极间距选择上的差异。最后，通过优化沉积气压，并适当的增大电极间距，制备了沉积速率超过1.5nm/s的微晶硅材料。　　 二、单结微晶硅电池的制备和初步优化。基于本实验室对微晶硅电池中p层和n层材料优化的基础上，将沉积速率1.5nm/s的微晶硅材料用于制备单结微晶硅电池，分别在厚度1.2μm和2.0μm时，获得了7.17％和8.77％的转换效率，但电池的短波响应较差。为进一步提高电池的性能，从孵化层、界面复合以及p层透过率三个方面考虑，来优化短波响应。通过适当降低本征层的硅烷浓度，来减薄孵化层厚度；通过减薄p层厚度，来减小p层表面晶粒尺寸，从而减少界面复合，p层减薄的同时也增强了光的透过，最终在p层沉积时间为1分钟，本征层厚度为1.2μm时，获得了良好的短波响应(400nm处响应强度为57％)和较高的电池转换效率(8.17％)。　　 三、单结微晶硅薄膜太阳电池性能的进一步优化。考虑到微晶硅薄膜材料虽然可以拓展光谱吸收范围，但吸收系数不是很高，因此，陷光的研究显得尤为重要。本论文对微晶硅薄膜太阳电池陷光影响最为重要的前电极进行了详细分析，以此提炼给出高效微晶硅薄膜太阳电池对前电极的要求。本部分主要的工作如下：　　 1、首先将本研究所采用MOCVD技术制备的直接绒度的ZnO：B(BZO)与德国Juelich采用溅射后腐蚀工艺制备的ZnO：Al(AZO)同时用于微晶硅电池的制备，研究其对微晶硅电池性能的影响。MOCVD工艺制备的BZO由于表面是典型的“类金字塔”结构，用其做前电极制备的微晶硅电池内部存在大量裂痕，复合严重，电池的开路电压和填充因子较差。但BZO做前电极制备的微晶硅电池的短路电流密度，尤其在中短波区域，相比AZO较高，这主要是由BZO表面轮廓周期小、散射角分布较大以及BZO上的电池内部特有的电场分布共同决定的。而AZO由于表面轮廓周期较大、绒度较高，对长波光的散射能力较好；　　 2、其次将本研究所通过调整溅射工艺参数获得的直接绒度的ZnO，选择其中绒度较小(LTZO)和较大(HTZO)的两种ZnO分别与Juelich溅射后腐蚀ZnO制备微晶硅电池，进一步探讨直绒衬底和溅射后腐蚀的衬底对微晶硅电池性能的影响。通过比较制备电池的性能参数发现：LTZO由于表面绒度较低，陷光能力差，相应的电池的电流也非常低，从而严重影响了电池的整体性能；HTZO由于表面形貌与BZO相似，获得了与BZO相似的结果，但是，由于HTZO的电学性能较好、绒度值较高，HTZO上的电池的整体性能比BZO上的高；　　 3、最后将本研究所与德国Juelich采用相同溅射后腐蚀技术制备的AZO用于微晶硅薄膜太阳电池的制备。研究发现：两种前电极具有十分相似的电学、光学以及表面形貌，将两种前电极同时用于制备微晶硅电池，也获得了十分类似的结果。通过对微晶硅沉积工艺条件的进一步调整：单结微晶硅薄膜太阳电池的效率分别达到了9.65％(南开本研究所衬底)和9.87％(德国Juelich衬底)。　　 综上所述，本论文通过对影响薄膜沉积速率和质量的关键参数的控制，获得了沉积速率超过1.5nm/s的微晶硅薄膜，并通过对微晶硅薄膜制备工艺的调控以及陷光材料的深入分析，最后基于溅射后腐蚀技术制备的ZnO前电极，获得了单结微晶硅薄膜太阳电池的效率为9.87％(Jsc=28.27mA/cm2，Voc=0.492V，FF=0.71)。为产业化大幅度降低硅薄膜电池成本奠定了实验基础。