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太阳能光伏发电是一种优质的清洁能源，太阳电池是直接将太阳光直接转换成电能的半导体器件。提高太阳能电池的转换效率并降低电池制造成本是光伏发电的必然趋势。
目前，单结晶体硅电池的实验室最高效率为25％，商业化电池的最高效率也达到20％以上，其中以日本三洋HIT电池和美国Sunpower的全背接触电池为典型，效率分别为(23％，2009年；24.2％，2010年)。HIT结构电池相对而言结构简单，受到更多科研人员的青睐。
本论文对a-Si/c-Si异质结及其太阳电池性能进行了以下几个方面的研究：(1)研究了非晶硅/晶体硅(a-Si/c-Si)界面的复合中心和复合机制，并提出改进界面质量和降低界面复合速度的方案；(2)从理论和实验上验证了改善非晶硅/晶体硅(a-Si/c-Si)界面质量的可行性，结合实验进行详细分析；(3)分析了钝化介质膜中电荷极性和密度在不同掺杂类型/掺杂浓度的衬底上，对衬底表面钝化质量的影响；(4)建立TCO/a-si(n+)/C-si(p)/Al-BSF(p+)异质结电池模型，采用AFORS-HET软件系统分析了影响异质结电池性能的主要参数，并通过参数优化在P-type衬底上获得了22.27％的电池效率。
论文第二章主要研究了载流子不同注入条件下，限制晶体硅体材料中光生载流子复合速度的主要因素。分析发现，晶体硅衬底表面钝化质量的改善能显著提高电池的开路电压(Voc)。在载流子低注入条件下，衬底表面空间电荷区内复合是降低电池填充因子(FF)的主要因素。对实现高效非晶硅/晶体硅异质结电池的关键因素进行了详细分析。
论文第三章研究分析了非晶硅/晶体硅界面的复合机制，研究发现带尾缺陷态对载流子的俘获截面远小于悬挂键复合中心的俘获截面，从而在非晶硅体材料内部，仅考虑悬挂键复合中心对载流子的复合；非晶硅/晶体硅异质结界面复合与非晶硅体材料内部复合机制类似，都是以悬挂键为主导的复合机制。提出了改善非晶硅/晶体硅界面钝化质量的主要方向及可行性方案。
论文第四章从实验上分析了影响HWCVD沉积硅薄膜性能的主要参数：氢稀释比例、衬底温度，沉积气压及掺杂浓度等。研究了非晶硅/晶体硅界面钝化质量改善的新思路。实验证明，在载流子低注入条件下，对于a-Si/c-Si结构，轻掺杂非晶硅(P-type或N-type)比本征非晶硅在c-Si衬底上能产生更有效的钝化质量；(2)采用a-SiNx/a-Si(i)叠层钝化结构，利用a-SiNx薄膜中的高密度正电荷，实现对a-Si(i)/c-Si界面悬挂键带电状态的调控。实验证明，在一定程度上，a-SiNx薄膜能调控a-Si(i)/c-Si界面悬挂键的带电状态，实现界面钝化质量的提高。此外，本章节还研究了高效晶体硅电池中常用的钝化介质膜SiO2、a-SiNx、Al2O3的钝化机理。研究发现，介质中的电荷极性和密度对介质在不同掺杂类型/掺杂浓度的衬底上的钝化质量有显著影响。对轻掺杂衬底(P-type/N-type)：表面介质高密度正/负电荷都能显著降低界面复合速度，但是由于界面缺陷态对电子和空穴俘获截面的严重不对称性，不同极性电荷在衬底表面产生的最低复合速度有明显差别；对高掺杂衬底或发射结表面(P-type/N-type)：介质中电荷极性的选择对发射结表面钝化质量的提高非常重要，特别是载流子低注入水平条件下，衬底表面空间电荷区内的复合受钝化介质中电荷极性的影响非常大。富含正电的钝化介质膜在N-type发射结表面有较优的钝化效果(如SiO2，a-SiNx)，而富含负电的钝化介质膜在P-type发射结表面有较优的钝化效果(如Al2O3)。
论文第五章首先建立了TCO/a-si(n+)/c-si(p)/Al-BSF(p+)异质结电池模型，采用AFORS-HET软件对影响异质结电池性能的各项参数进行了系统分析。模拟研究发现，TCO材料和a-Si(n+)发射结特性(掺杂浓度、厚度以及电子亲和势)显著影响电池的Voc和Jsc。对于引入本征层的异质结电池，发射结Ndop>1E20是获得高效异质结电池效率的必要条件，对于无本征层的异质结电池，其需要更高的发射结掺杂浓度来达到相似的电池性能，但发射结高掺杂会使a-Si/c-Si界面悬挂键态密度强烈依赖掺杂浓度；由于高掺杂发射结内部载流子俄歇复合概率非常高，对发射结厚度的优化也非常重要。非晶硅发射结最优厚度为TCO/a-Si(n+)和a-Si(n+)/c-si(p)分别在a-si(n+)的耗尽层厚度之和，当其厚度小于最优厚度，TCO/a-Si(n+)和a-Si(n+)/c-Si(p)在空间电荷区发生电场重叠，从而导致异质结电池Voc的降低；a-Si/c-Si界面态密度Dit的研究显示，相对异质结电池短路电流(Jsc)，Voc更容易受到界面态的影响。当Dit>1E11，异质结电池voc牛苷会被限制在600mV以下，而异质结电池短路电流在Dit>8E12才开始有比较明显的降低。从而降低a-Si/c-Si界面悬挂键复合中心以及沉积高质量非晶硅材料是获得高效率异质结电池的关键。通过各项参数优化，最后获得了P-type晶体硅22.27％的电池效率，对实验上制备高效非晶硅/晶体硅异质结电池有一定的指导意义。