运用AFORS-HET软件对TCO/β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)型太阳能电池各层结构之间的能带匹配进行了模拟。模拟结果表明，透明导电氧化膜与n型层间的能带匹配对太阳能电池的转化效率、开路电压和填充因子有较大影响，可以通过能带匹配有效地提高太阳能电池的转化效率。导带补偿会阻碍少数载流子的输运，界面态会加快少数载流子在界面的复合，降低导带失配，从而有利于提高太阳能电池的转化效率。衬底与背场的界面电场可以提高太阳能电池的转化效率。

运用AFORS-HET软件对β-FeSi2(n)/a-Si(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)HIT型异质结太阳能电池的性能进行了模拟，并对各层参数进行了优化。模拟结果表明，在FeSi2(n)/c-Si(p)结构上加上本征层和背场，能显著地提高电池的性能。加入缺陷并优化各项参数后，电池的最后参数为VOC=647.7 mV, JSC=42.29 mA·cm-2, FF=75.32%, EFF=20.63%, β-FeSi2(n)/c-Si(p)太阳能电池的效率提高了2.3%。

为了增强β-FeSi2 薄膜的发光强度，通过脉冲激光轰击(PLD)β-FeSi2和Si靶材沉积于Si(1 1 1)面制备了优质的β-FeSi2/Si薄膜，薄膜表面光滑、平整，β-FeSi2颗粒尺寸在20~50 nm左右。光致发光(PL)测试显示，β-FeSi2/Si薄膜在低温下(20 K)在1540 nm 左右的近红外处有一较强发光峰，对应b-FeSi2带-带跃迁。对Si 层进行掺杂Er3+处理，发现处理后的β-FeSi2/Si∶Er 薄膜发光强度得到明显地增强，掺入Er 使β-FeSi2/Si 薄膜非辐射复合中心得到有效地抑制，且β-FeSi2/Si:Er 薄膜的红外发光来自Er3+离子的4I13/2→4I15/2的跃迁和β-FeSi2纳米颗粒带带复合的发光叠加。

基于第一性原理赝势平面波方法，对稀土(Y、Ce)掺杂β-FeSi2的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明，Y 或Ce掺杂后β-FeSi2的晶格常数改变，晶胞体积减小。电子结构的计算表明，掺入稀土后β-FeSi2 费米面附近的能带结构变得复杂，带隙变窄；总电子态密度发生了变化，Y 的4d 轨道电子态密度和Ce的4f轨道电子态密度主要贡献给费米面附近。光学性质的计算结果表明，Y 或Ce 掺杂后β-FeSi2 的静态介电常数明显提高，介电函数虚部ε2 的峰值均向低能方向移动并且减弱，折射率n0 明显提高，消光系数k 的峰值减弱，计算结果为β-FeSi2材料掺杂稀土改性的实验研究提供了理论依据。

基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理赝势平面波方法，对锕(Ac)掺杂β-FeSi2的几何结构，电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明：Ac掺杂后β-FeSi2晶格常数a、b及c都有所变化，晶胞体积增大。电子结构的计算表明：Ac掺入后导致费米面进入导带，能带结构仍为准直接带隙，但是带隙明显变窄；费米能级附近，总电子态密度主要由Fe的3d层和Si的3p层电子态密度决定，Ac的6d层电子态密度贡献很小。光学性质的计算表明：静态介电常数ε1(0)明显提高，介电函数的虚部ε2的峰值向低能方向移动并且减弱，折射率n0明显提高，消光系数k向低能方向有一微小的偏移，吸收峰增强，平均反射效应变化不大，计算结果为β-FeSi2材料掺杂改性的实验研究提供了理论依据。

采用第一性原理赝势平面波方法对应力调制下β-FeSi2的电子结构及光学性质进行了计算，全面分析了应力对β-FeSi2能带结构、电子态密度和光学性质的影响。在各向同性应力的作用下，压缩晶格使β-FeSi2的导带向高能区漂移，带隙变宽，拉伸晶格使导带向低能区漂移，带隙变窄，且当拉伸应力增加到-25 GPa时，费米能级穿过了价带和导带，β-FeSi2由半导体变成了导体；压缩晶格会使各光学参数发生蓝移，增大β-FeSi2的吸收系数和光电导率，降低反射率，而拉伸晶格会导致红移，增大静态介电常数，折射率n0和反射率，降低吸收系数。 施加应力可以调节β-FeSi2的电子结构和光学性质，是改变和控制β-FeSi2的光电传输性能的有效手段。

采用磁控溅射的方法在Si衬底上生长Fe/Si多层膜, 退火后形成了硅化物薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、原子力显微镜(AFM)研究了Fe/Si膜厚比和退火温度对薄膜结构特性的影响。研究表明, 当Fe/Si膜厚比为1/2, 预先在衬底上沉积Fe缓冲层, 退火温度为750℃, 形成的硅化物为β-FeSi2, 晶粒的平均尺寸大约为50nm, 且分布得比较均匀。如果Fe/Si厚度比为1/1或3/10时, 形成的硅化物为ε-FeSi。随着退火温度的升高, Fe/Si之间的相互扩散逐渐增强, 当退火温度为1000℃时, 形成了富硅的二硅化物的高温相α-FeSi2。

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法，对不同Co含量的β-FeSi2的能带结构，态密度、分态密度和光学性质进行了计算和比较。几何结构和电子结构的计算结果表明，Co掺杂使得β-FeSi2的晶格常数a增大，b和c变化不大，晶格体积增大。Fe1-xCoxSi2的能带结构变为直接带隙，禁带宽度从0.74 eV减小到0.07 eV，Co的掺入削弱了Fe的3d态电子，但费米能级附近的电子态密度仍主要由Fe的3d态电子贡献。此外，Co掺杂导致β-FeSi2的晶格体积增大，这对掺杂后β-FeSi2的带隙变窄起到一定的调制作用。光学性质的计算表明，Co掺入后介电函数虚部ε2(ω)向低能方向偏移，且光学跃迁强度明显减弱，吸收边发生了红移，光学带隙随Co含量增加而减小。计算结果为β-FeSi2光电材料的设计和应用提供了理论依据。

环境友好半导体薄膜材料β-FeSi2 具有0.85 eV的直接带隙结构、吸收系数大、对太阳光谱利用范围宽、原材料丰富、稳定性好等优点，被认为是一种非常有前途的窄带隙光伏材料。介绍了β-FeSi2 薄膜基本结构及其光电特性，分析了国内外关于β-FeSi2 薄膜光伏材料和器件的研究现状，指出了目前该领域研究中存在的问题和发展趋势，给出了在这方面取得的初步研究结果。

用FeSi2合金靶作为靶材,采用准分子激光沉积法在Si(111)单晶基片上制备了单相的β-FeSi2薄膜,并将飞秒脉冲激光沉积法(PLD)引入到β-FeSi2薄膜的制备工艺中;用X射线衍射仪(XRD),场扫描电镜(FSEM),能谱仪(EDS),紫外可见光光谱仪研究了薄膜的结构、组分、表面形貌和光学性能。基片温度为500 ℃,采用KrF准分子脉冲激光沉积法可获得单相的β-FeSi2薄膜。衬底温度为550 ℃时,β-FeSi2出现迷津状薄层。采用飞秒脉冲激光法β-FeSi2薄膜的合成温度比准分子脉冲激光沉积法制备温度低50～100 ℃;薄膜的晶粒分布均匀连续,没有微米级的微滴;飞秒脉冲激光沉积效率比准分子激光的高1000倍以上,是一种快速高效的β-FeSi2薄膜沉积技术。