本文利用热化学气相沉积(TCVD)的方法在单晶硅衬底上,以镍为催化剂,通过碳源乙炔裂解制备了碳纳米管阵列(CNTs)薄膜。分别使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了CNTs的形貌;并讨论了催化剂、碳源气体流量、生长时间等因素对CNTs生长的影响;分析了它们的形成机制;最后对碳纳米管阵列的陷光性能进行了初步研究。实验中镍催化剂采用旋涂转移和磁控溅射两种方法制备。SEM结果表明利用单层聚苯乙烯(PS)微球,通过旋涂转移法在硅衬底上制备的镍催化剂具有规则的图案化形貌,磁控溅射法制备镍催化剂均匀且厚度可控。在生长定向CNTs时,催化剂厚度为5-10nm左右较为合适,催化剂厚度增加不利于CNTs的生长,是由于较厚的催化剂在高温时容易发生团聚,会导致催化剂失去催化活性。同时研究了碳源气体流量和生长时间对制备的CNTs影响,随着碳源气体流量的变大和生长时间的延长,制备的CNTs会发生管径变粗、高度增加的现象,但是生长时间超过20min后,碳纳米管高度不再继续增加,当碳源乙炔气体流量超过70sccm时,会导致实验制备不出碳纳米管。实验对于单温区不同位置碳源乙炔的裂解进行了研究,发现有温度梯度存在的情况下,高温管式炉中不同位置可以得到不同形貌的碳纳米管阵列和球形碳,分析了碳纳米管阵列和球形碳的形成机制以及形成差异的原因。使用镍/铜网、Ni(NO3)2/Cu(NO3)2和Ni(NO3)2/Fe(NO3)3三种不同的复合催化剂来催化裂解碳源乙炔,制备出了不同形貌的螺旋状碳纤维,探讨了螺旋结构的生长机制,并分析了催化剂活性对制备的碳纤维螺旋度的影响。利用紫外-可见分光光度计研究了CNTs薄膜和传统硅基太阳能电池表面结构的陷光性能,发现CNTs薄膜在波长200-800nm范围的紫外-可见光波段反射率仅为5%左右,其减反射性能明显优于单晶硅和多晶硅电池绒面结构。