硅薄膜太阳电池主要包括氢化非晶硅(a-Si:H)太阳电池、氢化纳米硅(nc-Si:H)太阳电池以及由它们构成的双结或多结叠层太阳电池。硅薄膜太阳电池具有原材料丰富、耗材少、耗能小、无毒、低成本和易于大面积沉积等特点,是一种非常具有潜力实现大规模产业化的太阳电池。本论文对热丝化学气相沉积(HWCVD)制备硼掺杂nc-Si:H及银纳米粒子增强硅薄膜太阳电池光谱响应这两个方面的内容进行了研究。在硅薄膜太阳电池中,高电导率和高晶化率的p型nc-Si:H对提高太阳电池的光电转换效率起着至关重要的作用。与通常的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)相比较,无等离子体辅助的HWCVD具有先天无尘和无等离子轰击等优点,近年来在硅薄膜太阳电池的本征层研究中取得了很多优异的成果,引起了国内外同行的广泛关注。而采用HWCVD制备硼掺杂nc-Si:H的报导却比较少,且大多缺乏系统深入的研究。本文通过广泛调节HWCVD的沉积参数,成功实现了硼掺杂nc-Si:H从接近a-Si:H到高晶化率nc-Si:H的相转变,并综合采用拉曼(Raman)光谱、红外光谱,特别是精密的霍尔(Hall)效应测试以及二次离子质谱(SIMS)等表征手段对样品的微结构、电学性质、硼掺杂浓度以及它们之间的相互关系进行了系统深入的研究。结果表明,最高电导率的硼掺杂nc-Si:H并非是通常认为的具有最高晶化率的样品,而是具有中等晶化率的薄膜。其次,HWCVD同时实现了硼掺杂nc-Si:H的高晶化率、高硼掺杂浓度、高掺杂效率和高载流子浓度,解决了常用PECVD一直存在的困难。最后,HWCVD制备的p型nc-Si:H可以实现比PECVD样品更高的电导率。这些成果展示了HWCVD比常用PECVD在制备高晶化率和高电导率硼掺杂nc-Si:H上的优势,对进一步提高硅薄膜太阳电池的转换效率具有重要的指导意义和实用价值。另一方面,由于a-Si:H和nc-Si:H在长波段的吸收系数比较小,而且硅薄膜太阳电池的厚度十分有限,因此,采取合适的陷光措施增加太阳电池对光的吸收对提高太阳电池的光电转换效率有着十分重要的作用。常用的陷光方法是制作透明导电膜绒面,使太阳光在透明导电膜与硅薄膜的界面发生光散射,增加入射光在太阳电池内部的光程,从而增加太阳电池对光的吸收。最近,有人报导了一种新型的采用小颗粒(直径小于100 nm)金属纳米粒子增强光吸收的方法,它来源于光照引起金属纳米粒子局域表面等离子体共振(LSPR)。该方法已经在有机太阳电池和染料敏化太阳池的研究中得到了应用,并相应的增加了太阳电池的光谱响应。然而,在硅薄膜太阳电池的研究中,虽然发现了纳米粒子具有很强的LSPR增强光吸收以及表面增强拉曼散射,但并未发现量子效率的相应增加。本文采用易于大面积沉积的真空热蒸发方法制备小颗粒银纳米粒子,通过创新性的将其集成在特殊结构的a-Si:H太阳电池中,观察到了纳米粒子对太阳电池在红光和近红外光波段光谱响应的增强。同时,本文还对小颗粒银纳米粒子增强硅薄膜太阳电池光谱响应的增强机理以及影响因素进行了深入讨论。该研究为采用新型的、非常具有吸引力的小颗粒金属纳米粒子增强标准硅薄膜太阳电池的光谱响应奠定了坚实的基础,具有重要的理论和实践指导意义。除了小颗粒金属纳米粒子LSPR增强光吸收以外,大颗粒金属纳米粒子(直径大于100 nm)也有一个引人注目的效应,那就是LSPR增强光散射。该散射与几何散射不同,是一种与入射光的波长有关的散射。有人在晶体硅和非晶硅太阳电池表面制备了大颗粒金属纳米粒子,并通过纳米粒子LSPR增强光散射使太阳电池光吸收和光谱响应得到增加。本文将真空热蒸发制备的大颗粒银纳米粒子和银纳米结构(大颗粒银纳米粒子相互连接)集成在n-i-p结构的nc-Si:H和a-Si:H太阳电池内部,使太阳电池在长波段的光吸收和光谱响应得到了明显增强。研究发现,当纳米粒子和纳米结构直接与太阳电池n层接触时,纳米粒子和纳米结构还存在着表面等离子体共振光吸收损耗,该损耗可以通过覆盖一层比硅薄膜折射率低的介质层在纳米粒子上使共振光吸收损耗蓝移而得到有效抑制。这为我们提高硅薄膜太阳电池的光电流和减少光吸收损耗提供了一种新的思路和方法,具有重要的应用价值。