Ⅲ族氮化物宽禁带材料的研究与应用是目前半导体行业的前沿和热点，主要包括GaN、InN、AlN及其三元和四元合金(InGaN，AlGaN，InAIN和AlInGaN)。其中InGaN材料以其优越的光伏特性，迅速成为近年来国际上的研究热点。它具有连续可调的宽带隙(0.65eV～3.42eV)，其吸收光与太阳光谱几乎完美匹配，在整个组分范围内均为直接带隙材料，还具有高电子迁移率、高吸收系数、高硬度、强抗辐射能力等优点，在发展高效多节电池和空间太阳能电池上具有广阔的应用前景。本文围绕电池性能，在外延材料生长、结构设计、器件制作、性能表征等多方面进行了系统深入的研究，主要工作内容包括以下几个方面:　　(1)制作的低In组分InxGa1-xNp-i-n同质结(HOJ)太阳能电池具有良好的光电响应特性，x=0.02电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF)分别高达2.24V和69％。进一步研究表明，随着In组分的提高，短路电流密度（Jsc）变大，而Voc却急剧减小，且下降幅度远大于材料带隙引起的减小量。通过多种表征手段深入分析了此现象的内在机理，提出高In组分样品中高密度缺陷是导致Voc降低的重要因素，提高材料质量是关键。　　(2)结合外量子效率(EQE)响应谱，分析了p-GaN厚度对电池高能光子响应的重要影响，并阐明窗口层设计方面应侧重考虑的问题。　　(3)研究光强和温度对电池性能的影响。随着光强增大，Jsc呈线性增大，Voc呈对数式增大，而FF及η因受串联电阻影响先增大后减小。温度升高电池性能总体变差，表现为Voc和η随温度升高而降低。　　(4)基于HOJ电池的研究基础，改进结构制作异质结(HEJ)电池，并对比了具有相同耗尽区宽度的HOJ和HEJ电池，发现HEJ电池在制备高质量高In组分的InGaN吸收层，降低串联电阻，提高入射光的吸收，调制光谱响应等方面具有明显的优势，为InGaN太阳能电池的发展提供新思路。　　(5)设计、制备三种不同电流扩展层(CSL)的In0.135Ga0.865N/GaN太阳能电池，并对比研究它们的性能。结果表明，CSL对电池性能影响很大，以ITO-L电池性能最佳。入射光的吸收和光生载流子的收集存在此消彼长的关系，合理设计找寻二者的平衡点以及提高p型掺杂均至关重要。　　(6)制作InGaN/GaN多量子阱结构太阳能电池，其响应谱拓展到500nm以上，添加Al反射镜的电池转换效率达到0.335％。进一步研究不同垒厚对载流子输运的影响，结果表明减小垒厚可增大遂穿几率，提高光生载流子的收集，但也可能引起Voc变小。此外，还研发设计了垂直结构InGaN太阳能电池，并提出了多量子阱结构太阳能电池效率的改善途径。　　(7)针对高效多节电池所需子电池的带隙，以及MOCVD生长中InN的高挥发性和NH3的低分解率问题，采用MBE外延高In组分InGaN薄膜。研究表明增大In的流量比r(r=In/(In+Ga))，可提高薄膜In的结合率，调整Ⅲ、Ⅴ族源流量，可避免In液滴形成并快速提高In的组分，甚至获得更高质量的外延膜，此外，较低的生长温度也有利于In结合，这些工作对将来高In组分电池的研究具有重要意义。