为了反映器件几何尺度上各个区域的性能分布, 采用波长为852 nm且可调聚焦面积的激光束作用在CdTe薄膜太阳电池的P-N结微区表面, 产生定域诱导光致电流响应, 并通过设置样品台的步进方式, 得到了所测器件在几何面积范围内的微区光谱响应分布图, 获得更直观的器件电流分布均匀性和P-N结特性。结果表明, 这种测试方式能够简化且低成本地建立与CdS/CdTe异质结制作技术密切相关的沉积与后处理工艺参数和材料特性的联系, 进而获得异质结界面分布均匀性与太阳电池电流-电压(I-V)特性参数均匀性的对应关系。该研究可为提高太阳电池的性能提供实验测试依据。

Mg掺杂ZnO形成的固溶体Zn1-xMgxO(ZMO)(0≤x≤0.25)是一种带隙较宽、电子学性质可调控的半导体材料, 在薄膜太阳电池及光电设备的透明电极等方面具有重要的应用价值。基于密度泛函理论下的第一性原理超软赝势方法, 采用GGA+U计算了ZMO的电子结构和光学性质。计算结果表明, 随着x值的增加, ZMO的禁带宽度由x=0时的3.32 eV增加到x=0.25时的3.78 eV; 光吸收边及反射谱和能量损失谱均发生明显蓝移, 峰值存在于紫外光区。计算结果与实验结论相符合。

采用磁控溅射法制备了ZnS/CdS复合窗口层, 并将其应用于CdTe太阳能电池。对所制备薄膜的形貌和结构等进行了研究。测试了具有不同窗口层的CdTe太阳电池的量子效率和光Ⅰ-Ⅴ特性, 分析了ZnS薄膜制备条件对CdTe电池器件性能影响;研究了CdS薄膜厚度和ZnS/CdS复合窗口层对短波区透过率以及CdTe太阳电池的光谱响应的影响。着重研究了具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe太阳电池的短波光谱响应。结果表明, CdS窗口层厚度从100 nm减至50 nm后, 其对短波区光子透过率平均提高了18.3%, CdTe太阳电池短波区光谱响应平均提高了27.6%。衬底温度250 ℃条件下制备的ZnS晶粒尺寸小于室温下制备的ZnS。具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池中, 采用衬底温度250 ℃沉积ZnS薄膜来制备窗口层的电池器件, 其性能要优于室温下沉积ZnS制备窗口层的电池器件。这说明晶粒尺寸的大小对电子输运有一定影响。在相同厚度CdS的前提下, 具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池比具有CdS窗口层在短波的光谱响应提高了约2%。这说明ZnS/CdS复合窗口层能够做到减少对短波光子的吸收, 从而使更多的光子被CdTe电池的吸收层吸收。

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法(DMOL3程序)， 在广义梯度近似(GGA)下, 计算了硅纳米晶（Si75H76）在B和P掺杂和乙基（—CH2CH3）、 异丙基（—CH(CH3)2）表面改性等情形下态密度、 结合能及能隙的变化。 结果表明： 掺杂对体系的禁带宽度（约3.12 eV）几乎没有影响， 但会引入带隙态； 三配位的B掺杂， 在禁带中靠近导带约0.8 eV位置引入带隙态， 三配位的P掺杂在禁带中靠近价带0.2 eV位置引入带隙态； 四配位的B掺杂， 在禁带中靠近价带约0.4 eV位置引入带隙态， 四配位的P掺杂在禁带中靠近导带约1.1 eV位置引入带隙态； 且同等掺杂四配位时体系能量要低于三配位； 适当的乙基或异丙基表面覆盖可以降低体系的总能量， 且表面覆盖程度越高体系能量越低， 但在表面嫁接有机基团过多将导致过高位阻， 计算时系统不能收敛。

研究了1.7 MeV的电子辐照对具有Anti-radiation glass/ITO/ZnO/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe∶Cu/Ni结构的碲化镉多晶薄膜太阳电池器件性能的影响。 抗辐照玻璃的使用, 有效防止了普通玻璃受辐照后性能变化对测试结果的影响。 利用光、 暗I-V, C-V, QE, AS等测试手段, 分析了包括开路电压、 短路电流、 转换效率在内的电池性能。 通过对比研究暗电流密度、 分析了辐照对电池电流传输特性的影响。 辐照后短路电流下降很大, 电池效率明显降低。 反向饱和电流密度有所增加, 表明太阳电池的pn结特性受到损伤, 而二极管理想因子几乎不变, 说明太阳电池电流的输运机制未发生了变化。 量子效率曲线证明是由于太阳电池结区损伤影响了光生载流子的收集。 辐照使载流子浓度下降为原来的40.6%。 导纳谱研究最终发生辐照会引入Cd2+缺陷能级, 其位置为Et-Ev=(0.58±0.02)eV, 俘获截面为1.78×10-16 cm2, 表明辐照会影响光生载流子的产生, 增加了载流子复合的概率, 使得反向暗电流增大, 最终导致电池的短路电流衰减。

具有禁带宽度在1.45～2.25eV连续可调特性的Cd1-xZnxTe（CZT）薄膜, 用于顶电池在叠层薄膜太阳电池中有巨大的应用潜力。文章使用AMPS-1D对CdS/CZT结构的薄膜太阳电池进行模拟, 研究了CZT与金属接触的背电极势垒、CZT薄膜厚度及掺杂浓度对CdS/CZT电池器件性能的影响。结果表明, 需要采用功函数高（大于5.8eV）的金属作为背电极以消除背电极势垒；CZT薄膜厚度低于10μm时, 增加厚度有助于增大电池短路电流；当CZT具有适当厚度（～6μm）时, 对CZT层进行重掺杂（掺杂浓度1019～1021cm-3）有助于获得更高效率的CdS/CZT电池。

采用Cu对共蒸发法制备的Cd1-xZnxTe薄膜进行p型掺杂。 用X射线荧光、 X射线衍射、 扫描电镜、 紫外-可见分光光度计、 热探针、 四探针和台阶仪研究了不同Cu掺杂浓度下Cd1-xZnxTe薄膜退火前后的组分、 结构、 形貌、 光学性质及电学性质的变化。 结果表明掺Cu 10%的薄膜在退火后导电类型由P型转变为N型、 电阻率增大了几个数量级; 掺铜20%的样品退火后导电类型和电阻率未发生明显改变, 退火后薄膜表面较为均匀完整; 掺铜30%的薄膜透过率显著下降到10%以下, 退火前后均为P型薄膜。

使用真空共蒸发法沉积了Cd1-xZnxTe(CZT)多晶薄膜，在气相50%CdCl2+50%ZnCl2源以及气相ZnCl2源气氛下进行了不同温度、不同时间的退火处理，并对样品进行了X射线荧光(XRF)、扫描电镜(SEM)、透射谱和导电类型等性质测试。结果表明，使用50%CdCl2+50%ZnCl2混合源退火后，样品禁带宽度明显减小；使用ZnCl2源两步退火可得到膜面完整、晶粒显著增大以及禁带宽度无明显减小的CZT薄膜样品，退火温度及ZnCl2量对样品膜面形貌及电学性质有重要影响。

采用直流磁控溅射法制备了ZnO薄膜, 研究了沉积过程中变换氧分压对薄膜光电性能的影响。采用XRD、紫外可见光分光光度计及AFM等方法对薄膜的结构和光电性质进行了表征。结果表明, ZnO薄膜在可见光范围内的透过率可达88%, 并且随着氧分压的增大, 薄膜的透过率也增大; 制备出的ZnO薄膜表面粗糙度为0.41nm。在glass/ITO/ CdS/CdTe结构的太阳电池中, 将本征ZnO薄膜作为高阻层加入到ITO与CdS之间, 电池的开路电压和填充因子有明显的提高, 加入高阻层之后, 电池的转换效率最高可达13.6%。

利用近空间升华法制备CdS多晶薄膜，同时将薄膜在400℃下进行Cl-掺杂。利用光电阻、暗电阻温度关系等测试手段分析不同波长光照及温度对掺杂前后薄膜电学性能的影响。结果显示：在不同波长的光照下，薄膜显示出不同的电阻值，最小电阻出现在500nm波长附近；在光、暗态转换过程中发现，掺杂对电阻弛豫时间影响较大，掺杂后最短响应时间由原来对应的青光向蓝光移动；掺杂后，薄膜光、暗电导增加,电导激活能减少。