典型的晶体硅异质结太阳能电池是HIT（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer）电池,其结构特点是单晶硅（c-Si）的正反面均是本征非晶硅（i-a-Si:H）薄层和p⁺或n⁺的重掺杂非晶硅层,在两侧非晶硅（a-Si:H）的外面制备透明电极ITO和集电极,形成具有对称结构的单晶硅异质结太阳能电池。HIT电池之所以具有很高的效率,很重要的原因之一是具有独特的、高质量的本征非晶硅薄层,可以显著钝化界面态缺陷,减少少子复合,提高开路电压和电池性能。另外,以无掺杂化合物半导体代替非晶硅掺杂层的异质结材料也正在被研究,典型代表是用氧化钼（MoO₃）等金属氧化物作为空穴收集层,该类材料具有较宽的带隙和较高的功函数,与n-c-Si结合形成的能带有较低的肖特基势垒,因此近几年常有报道MoO₃应用于硅基异质结太阳能电池并取得较高的转换效率。此外,一些二元无机化合物材料由于具有独特的电学特性和光学特性,与晶体硅结合有优异的能带优势,也常被用于晶体硅太阳能电池的异质结材料。高效的太阳能电池需要有优良的ITO导电薄膜,而优良的ITO薄膜需要同时具备好的导电能力和太阳光透射能力,然而实际研究应用发现,两者总是互相制约。利用磁控溅射法制备ITO薄膜并探索了工艺参数对薄膜透光率和电阻率的影响,发现衬底温度和氧气流量能明显影响ITO的光电特性,摸索出合适的工艺使得ITO的电阻率控制在8×10^-4Ω·cm以下,透光率超过90%。异质结太阳能电池最大的问题之一是异质界面的缺陷态,缺陷态密度过大会导致少数载流子复合严重,极大影响电池电学性能,因此必须通过钝化界面缺陷态的方式减少复合,最普遍的方法是利用本征a-Si:H薄层作为钝化层。研究了等离子体化学气相沉积（PECVD）的工艺参数对本征a-Si:H薄层钝化性能的影响,研究发现,氢稀释比（工作气体中氢气流量与硅烷流量的比值）对少子寿命影响非常大,在确定合适的溅射功率、工作气压、衬底温度后,退火得到的硅片少子寿命可达到1200μs以上。同时研究了本征层厚度的影响,发现本征a-Si:H薄膜的厚度在7 nm及以上有较好的钝化效果。采用最优工艺将ITO薄膜制备技术、本征a-Si:H薄膜制备技术应用于HIT太阳电池的实验室制备,在绒面的N型硅衬底上制备出效率16.22%的HIT电池。非晶硅薄膜具有较高的缺陷态密度和较窄的禁带宽度,容易在紫外光和可见光范围内导致显著的光吸收。另外,制备n型和p型a-Si:H需要使用PECVD并用到危险气体磷烷、硼烷、硅烷,工艺复杂并且成本较高。而在晶体硅两侧使用功函数差异较大的材料,可以有效改善能带结构实现光生载流子的分离,利用高功函数、宽带隙的MoO₃作为空穴传输层,低功函数的LiF作为电子传输层,取代HIT电池结构的a-Si:H掺杂层,我们在实验室中初步得到效率为9.5%的选择性接触太阳能电池。为进一步研究高效的晶体硅异质结太阳电池,寻找合适的可替代掺杂非晶硅的异质结材料,研究了无机化合物材料取代HIT结构非晶硅层的无掺杂异质结太阳能电池,借助wxAMPS软件仿真,发现ZnTe取代p-a-Si,ZnO、ZnSe取代n-a-Si,能极大提高能带优势并有效分离和收集少数载流子,实现26%以上的效率,这为后续实验室的晶体硅化合物异质结太阳电池的研究提供了理论基础。