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本文采用NIP型叠层电池结构是提升硅基薄膜电池转换效率的重要手段，非晶硅锗材料因其带隙可调适宜作为中间电池的有源层。以锗烷、乙硅烷、氢气为反应气体，采用RF-PECVD工艺，对制备高质量非晶硅锗材料的工艺参数进行了研究，并对不同衬底上的非晶硅锗单结电池和非晶硅/非晶硅锗叠层电池结构的优化进行了初步的研究。主要内容如下：
⑴研究了辉光功率、氢稀释比、锗烷/乙硅烷流量比、总流量等沉积参数对非晶硅锗薄膜结构和光电特性的影响。研究发现:在较低功率范围时(4-8W)，功率的增加，可以增加薄膜中的锗含量。较高功率范围时(8-10W)，则会引起锗含量降低和光电特性变差。氢稀释比的增加能够适当增加薄膜中的锗含量，并降低薄膜的沉积速率。氢稀释比的进一步增大，会使非晶硅锗材料逐渐微晶化进而暗电导增加且光敏性降低。适当的氢稀释比下能够获得最大的光敏性。随着反应气体中锗烷/乙硅烷流量比的增加，薄膜中锗含量近似线性增加，材料的吸收系数也随着上升，薄膜的电学性能逐渐下降，材料中锗含量与材料的光学带隙符合线性关系式:Ge％=2.566-1.426Eopt。在保持沉积气压和电极间距不变时，气体总流量的增加使得薄膜中锗含量上升，沉积速率增加，电学特性逐渐劣化。通过该部分沉积参数的调节，在低温(200℃)下，通过低辉光功率、高气压、低反应气体流量、高氢稀释的条件制备:锗含量为20.17％且光学带隙为1.64eV，光敏性达到3×104的优质非晶硅锗材料。
⑵电池结构优化方面，首先对P型窗口层的制备进行了优化，在高压、高功率、高氢稀释的条件下制备出了p-nc-Si:H材料。p-nc-Si:H材料具有高电导率6.21×10-3S/cm、宽带隙2.0eV、晶粒尺寸约为2.1nm、Raman峰位于510cm-1、高透过的特性。将其应用于NIP型单结a-SiGe:H电池中，得到Voc=0.72V，Jsc=14.94 mA/cm2，FF=0.6，转换效率为5.85％的a-SiGe:H电池，优于相同条件下使用p-a-SiC:H材料作为P型窗口层制备的a-SiGe:H电池（转换效率为4.78％）。以SnO2:F作为衬底沉积NIP型非晶硅锗电池，优化了非晶N型掺杂层条件，当其厚度为20nm左右时，既能与p-nc-Si:H层形成足够的内建电场，又能对衬底起一定的钝化作用，实现电池特性的优化。针对p/i、i/n界面带隙不连续性及界面缺陷态密度太大的问题，采用优质非晶硅作为缓冲层。研究发现，对于i/n界面，缓冲层厚度为40nm，电池的开路电压及FF得到明显提升;对于p/i界面，当缓冲层厚度为100nm时最优，电池开路电压及FF也可以得到提升。
⑶结合本征层非晶硅锗材料的优化及a-SiGe:H电池结构的优化，在SnO2:F衬底上制备出转换效率为8.32％的NIP型a-Si:H/a-SiGe:H叠层电池，其中Voc=1.52V, FF=0.65,Jsc=8.42mA/cm2。在沉积有Ag/ZnO复合背电极的不锈钢衬底上，采用GeH4梯度法对本征材料进行优化并结合对P型窗口层的优化，制备出了效率为8.32％的单结NIP型a-SiGe:H电池，其中Voc=0.76V，FF=0.55，Jsc=19.91mA/cm2。采用该a-SiGe:H电池作为底电池，制备出了效率为9.45％的a-Si:H/a-SiGe:H双结叠层电池，其中Jsc=9.37mA/cm2,FF=0.616,Voc=1.637V。