随着科技进步与发展,人们对能源的需求越来越大。尤其在进入二十一世纪的这十几年时间当中,飞速发展的工业化进程使得传统能源逐渐面临枯竭的危机,因此如何能找到兼具可持续性与对环境友好的清洁能源则成为人类社会所关注的共同焦点。光伏太阳电池因为具有将绿色无污染的太阳光转化为电能的优势而备受关注。目前晶体硅太阳电池的技术较为成熟,但晶体硅材料的制造过程会消耗大量的能源,同时会对环境造成严重的污染。而薄膜太阳电池因其制备工艺相对简单、能源及材料消耗少、制造成本低等优势,有逐渐取代晶体硅太阳电池的趋势。作为新一代薄膜太阳电池的主要材料,氢化纳米硅薄膜因其具有高电导率、较好的光热稳定性、较强的光吸收能力、带隙可调控、以及易于掺杂等优点,逐渐成为光伏界关注的热点材料。氢化纳米硅薄膜是由单晶相与周围非晶网络组成的混相体系材料,这一结构特点也决定了其内部不可避免的含有一定量的孔洞及边界等缺陷结构区域。在这些缺陷结构处存在大量的未饱和硅悬挂键,是材料的主要缺陷来源,另一方面这些缺陷区域也为来源于后氧化方式而进入到材料内部的氧杂质提供了结合位置。材料中后扩散进入的氧杂质则可以进一步的引入硅氧界面类型缺陷。因此如何有效地钝化氢化纳米硅材料的缺陷以及降低氧杂质含量,则成为研究此材料的重点。本文通过等离子体化学气相沉积的方式首先制备了一些列不同氢稀释比条件下的本征样品,目的是研究高氢稀释比条件下,氢对材料微结构以及氧杂质的影响。通过拉曼光谱、x射线衍射、透射电子显微镜以及光学透射谱等测试手段表征了这一系列样品的微结构以及物性参数特征。样品红外吸收谱则给出了样品氢氧含量的信息。x射线光电子衍射测试则给出了氧杂质在样品表面的主要结合态信息。另外,根据氢含量与边界比例一致的变化关系,我们得知氢可以有效地调控材料的微结构。进一步根据对红外吸收谱中硅氢伸展模的分解与拟合,我们详细地讨论了材料在氢影响下,微结构的变化机制以及后氧化的形成机理,揭示了氧杂质在材料中具体的结合位置为晶界。此外,我们通过外加直流偏压的方式,制备了另一系列的本征氢化纳米硅薄膜样品。目的在于有效地调控氢化纳米硅材料的缺陷密度以及氧杂质含量。根据电子自选共振、少子寿命两方面的电学测量结果,我们发现适当的直流偏压对氢化纳米硅薄膜起到了明显的钝化效应,同时也可以有效地增加材料的致密性。通过对红外吸收谱的详细计算与分解拟合,我们分析了材料内部成键氢与氧杂质的内在关联,同时揭示了外加直流偏压对材料钝化作用的机理。最后,我们通过外加直流偏压的方式制备了一系列掺杂氢化纳米硅样品。通过对红外吸收谱、二次离子质谱、以及x射线衍射结果的分析与讨论,我们得出结论:适当的直流偏压可以显著地提高材料的掺杂效率。以上研究得到了国家科技部重大研究计划课题(2012cb934302),以及国家自然科学基金(11174202和61234005)的资助。