利用1 064 nm MOPA光纤激光器对非晶硅薄膜太阳能电池制备工序中的激光清边工序进行了实验研究，探讨了激光器脉冲宽度、填充线间距、扫描速度等工艺参数对加工效果的影响。在脉冲宽度100 ns，重复频率80 kHz，填充线间距35 μm，输出功率比100%，扫描速度3 500 mm/s，光斑交叠比wx＝0.83，wy＝0.88的参数下，获得了清边区表面理想，电阻值＞1 000 MΩ的良好清边效果。

采用低压化学气相沉积方法在玻璃衬底上制备了B掺杂的ZnO(BZO)薄膜, 通过氢退火对BZO进行处理, 然后作为前电极进行了非晶硅薄膜太阳能电池的制备及性能研究。结果表明: 在氢气气氛下退火后, BZO薄膜的载流子浓度基本无变化, 但Hall迁移率显著提高, 这使得BZO薄膜的导电能力提高; 当采用厚度较小、透光率较高的BZO薄膜进行氢退火后作为前电极结构时, 非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高0.3~0.4 mA/cm2, 电池的转化效率提高0.2%。实验结果可为通过优化前电极结构来提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率提供一种简易的方法。

非晶硅薄膜太阳能电池主要采用掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃作为基板, 但FTO薄膜雾度较低、表面形貌无法优化, 导致无法得到较优的陷光结构, 从而限制了太阳能电池的转换效率。为了进一步提升太阳能电池的转换效率, 探讨了替代型的掺铝氧化锌(AZO)薄膜, 通过优化前段磁控溅射镀膜工艺和后段湿化学蚀刻工艺, 用以平衡AZO薄膜的光电性能和雾度, 从而获得具有理想表面形貌的AZO导电玻璃, 使其成为理想的非晶硅薄膜太阳能电池的基板材料。实验表明, 经工艺优化后制作的AZO导电玻璃可提升光电转换效率。

利用aSi∶H和SiO2等介质，设计了一种由一维光子晶体和双层二维光子晶体组成的非晶硅薄膜太阳能电池背反射器.利用时域有限差分法对该背反射器在入射光波长范围为300～1 100 nm波段的反射率和透射率进行仿真，计算不同结构参量下非晶硅太阳能电池短路电流密度并进行比较分析，最终得到了最佳背反射器结构.结果表明：设计的太阳能电池背反射器能够有效地延长入射光在太阳能电池吸收层的传播路径，有助于缓解太阳能电池吸收层厚度对电池吸收效率的影响，提高了电池吸收层对入射光的吸收效率.一维光子晶体和双层二维光子晶体结构的背反射器可以大幅度提高电池的光捕获能力，将非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高到31.96 mA/cm2，较常用的Ag/ZnO背反射器结构非晶硅薄膜太阳能电池提高了51.0%.

利用KrF准分子激光器晶化非晶硅薄膜，研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明，在激光频率为1 Hz的条件下，能量密度约为180 mJ/cm2时，准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变；当大于晶化阈值180 mJ/cm2小于能量密度230 mJ/cm2时，随着激光能量密度增大，薄膜晶化效果越来越好；激光能量密度为230 mJ/cm2时，晶化效果最好、晶粒尺寸最大，约60 nm，并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长；脉冲次数50次以后对晶化的影响不大。

针对用于制备非晶硅薄膜的PECVD设备反应室的流体场进行了模拟仿真，并实验制备了相对应条件下的非晶硅薄膜，利用台阶仪完成了对薄膜厚度的测量，对比仿真结果，发现薄膜的厚度分布情况与基片表面附近的气流分布情况密切相关，获得均匀性优于2.5%非晶硅薄膜。

采用分光椭偏（SE）测试技术研究晶体硅（c-Si）异质结太阳电池用氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜钝化层的性能。采用有效媒介理论为基础进行分层多相拟合，研究了a-Si:H/c-Si界面层内部的缺陷散射周期（St）、a-Si:H 体内孔隙率以及薄膜介电函数峰值随基底温度的变化规律。通过与傅里叶红外转换光谱计算得到的微结构数据对比，发现界面层的St与薄膜内部SiH 和SiH2含量相关。依据高分辨率透射电镜(TEM)下呈现的形貌特征、有效少子寿命和异质结的implied 开路电压等参数的辅助证明，确定SE 技术作为一种有效的光学表征手段，能准确快速地判断a-Si:H对c-Si表面的钝化性能，继而定量给出适合晶体硅异质结太阳电池高质量a-Si:H 钝化层生长的最优参数。

采用RF-PECVD系统在SOI材料上制作α-Si: H TFT,纳米非晶硅薄膜厚度为98 nm,沟道长宽比为10 μm/40 μm。用扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等检测方法对不同退火温度下的氢化非晶硅薄膜形貌进行了表征。采用CMOS工艺、各向异性腐蚀溶液EPW、射频溅射技术和等离子体刻蚀等工艺实现α-Si: H TFT的制作。在给出一般α-Si: H TFT特性分析和实验结果的基础上,又采用建模方式对α-Si: H TFT出现的负阻特性进行研究。提取纳米氢化非晶硅薄膜与栅氧化层界面处能带图的结果表明,在靠近漏端0.5 μm范围内,漏压由6 V增加到30 V时,随漏压的增加,价带能量逐渐下降。研究结果表明,距离漏端0.5 μm范围内的压降导致负阻特性产生。

应用不同频率的YAG激光分别对单晶硅及多晶硅衬底上的非晶硅薄膜进行了退火处理。晶化后的非晶硅薄膜的物相结构和表面形貌用XRD和AFM进行分析。XRD测试结果表明: 随着激光频率的增加, 两种衬底上的非晶硅薄膜晶化晶粒尺寸均出现了先增加后降低的现象。所有非晶硅样品的衍射峰位与衬底一致, 说明非晶硅薄膜的晶粒生长是外延生长。从多晶硅衬底样品的XRD可以看出, 随着激光频率的增加, 激光首先融化衬底表面, 然后衬底表层与非晶硅薄膜一起晶化。非晶硅薄膜最佳晶化激光频率分别为: 多晶硅衬底20Hz,单晶硅衬底10Hz。

利用Matlab软件计算了基于本征吸收的非晶硅薄膜的光谱响应，仿真出由多个不同带隙的薄膜组成的非晶硅薄膜的光谱响应，仿真了薄膜厚度、光学禁带宽度参数对非晶硅薄膜光谱响应的影响，设计出一种渐变带隙的非晶硅薄膜。结果表明渐变带隙的非晶硅薄膜能有效拓宽薄膜的光谱响应范围，也能提高光谱中对各个波长的响应值。