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本文主要由以下三部分组成： 1．叠层三结高效太阳电池材料的选定。 在大量查阅和检索国内外相关资料的基础上，分析对比了Ⅳ、Ⅲ—Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族等各种半导体材料的性质后，筛选出的ZnSe／GaAs／Ge、GaInP／GaAs／Ge、GaAlAs／GaAs／YP等是不可多得的几组多结太阳电池匹配材料，其中ZnSe／GaAs／Ge组合可能是最佳的搭配。它们的晶体结构都属于面心立方结构，品格常数分别为5.669、5.653、5.657（?），匹配良好，失配小于0.05（?），因而能够形成良好的异质单晶复合：它们的禁带宽度Eg分别为2.61，1.43，0.67 eV，均匀地分布在太阳光谱的高、中、低频段。 2．ZnSe p-n结外量子效率的测定及ZnSe／GaAs／Ge叠层多结的电流匹配。 通过掺入少量的碲（Te），克服了ZnSe难被掺杂成P型半导体难题，可以使Znge的受主杂质浓度高达1018／cm3。我们首次用MBE（分子束外延）技术制作了ZnSe p-n结太阳电池样品，测出了ZnSe p-n外量子效率曲线。ZnSe p-n结从波长为475nm开始吸收太阳光谱，响应半高宽为365～450nm，吸收峰值出现在400nm处，恰与单结GaAs光谱响应半高宽440～870nm相衔接。单结Ge电池的太阳光谱的响应半高宽为900nm-1650nm，三种材料的光谱响应曲线衔接恰如其分。AM1.5条件下，ZnSe、GaAs和Ge的合成光谱响应可覆盖阳光总辐射能的95％，理论效率可达56％。 分析并给出了ZnSe／GaAs／Ge三叠层电池的项层Au／i-ZnSe／n-ZnSe肖特基MIS结构，该结构的特点是工艺较简单，肖特基势垒高。因此该结构的太阳电池仍有较高的开路电压。 分析并给出了n-ZnSe／i-ZnSe／p+-GaAs／n-p Ge叠层结构。该结构的特点工艺简单，抗辐射性能强。 3．梯度掺杂电场对太阳电池光伏特性的影响以及梯度掺杂电场的计算。 在太阳电池整个薄膜中梯度掺杂，可以有效的改善电池的光伏特性。顶区梯度掺杂电场，能有效减少表面的复合率；基区梯度掺杂电场，促使少子向p-n结的方向移动，从而减少基区内部少子的复合损失，提高了短路电流。梯度掺杂电场使饱和电流在原来扩散项外，增加了漂移项。漂移项和扩散项的方向相反，减小了饱和电流。因此，梯度掺杂电场可使电池的开路电压提高。 可采用累积误差小的Runge-Kutta-Verner方法数值解求任意梯度掺杂时的电场及电势分布以及筛选掺杂方案使电场有一个优化分布。