为了解决人类社会的能源问题,开发以太阳能为代表的清洁新能源已成为人们十分关注的热点内容。而对高性能半导体太阳能电池材料,特别是硅基材料的研究也成为国内外研究小组探索的主要方面之一,无论是在基础研究方面,还是在应用开发方面,都是有重要的意义。本论文选择了在硅基薄膜太阳能电池中具有潜在应用前景的非晶SiC薄膜作为研究对象。主要工作集中在对非晶碳化硅薄膜的制备,微结构和光电性质的研究方面,在PECVD系统中采用甲烷、硅烷和氢气等气源制备了系列非晶碳化硅薄膜,发展了氢逐层等离子体处理技术应用于单层非晶碳化硅薄膜上以提高材料质量。制备了具有不同子层厚度的结构,通过高温热退火技术在单层非晶碳化硅薄膜和非晶Si/SiC多层膜中获得了镶嵌于碳化硅中的纳米硅(nc-Si)薄膜和nc-Si/SiC多层膜,在对材料的结构表征以及光电性能研究的基础上,制备了以nc-Si/Si多层膜作为吸收层的新型太阳能电池器件结构,对器件的光伏特性进行了研究和分析。本论文的主要研究内容和结果如下：1.在常规PECVD系统中生长了具有不同碳硅比的非晶碳化硅薄膜,并通过XPS及Raman等手段对薄膜的结构进行了表征,实验结果表明我们所制备的薄膜是富硅的非晶碳化硅膜。进而对薄膜的光学带隙以及吸收系数进行了系统研究,发现随着碳含量的增加,光学带隙呈现由1.8eV到2.4eV的线性增加,且相应的吸收系数变小。在此基础上,深入研究了不同组分非晶碳化硅薄膜的电学输运过程以及光电导性质。结果表明薄膜中载流子的输运过程主要是由扩展态传导机制所决定,对于光学带隙为2.0eV的非晶碳化硅薄膜,其光暗电导比(光敏性)可以达到103。2.我们采用了逐层氢等离子体处理技术,通过改变氢等离子体处理时间,制备了系列氢化非晶碳化硅薄膜。Ramn、FTIR、XPS等的表征结果证实氢等离子体处理后的薄膜依然是非晶态样品。对薄膜的光、暗电导的研究表明,氢等离子体逐层处理制备的薄膜材料的光电导率提高,这可以归结为氢等离子体可以起到打断Si-H,C-H等弱键的表面刻蚀作用,从而使得膜变得更加致密和有序。同时,氢等离子体也可以钝化薄膜中的悬挂键,减少缺陷态密度。经l0s氢等离子体逐层处理后的非晶碳化硅薄膜,其光敏性可高达106。3.对利用PECVD系统制备的单层非晶碳化硅薄膜进行了高温热退火处理,对其结构的研究表明在退火后形成了镶嵌于碳化硅中的纳米硅晶粒,并且观察到了来自纳米硅的室温电致发光现象,发光峰在650nm左右,其电致发光强度均随着注入电流的增加高而逐步增强。进而我们制备了非晶Si/SiC多层膜结构,通过热退火获得了nc-Si/SiC多层膜样品。TEM及Raman结果均表明非晶硅层在退火后晶化形成了纳米硅量子点,实验中发现当保持碳化硅子层厚度不变时,随着硅子层厚度的增加,即纳米硅的尺寸变大时,光吸收谱略为红移,显示出与尺寸相关的光学特性。在此基础上,我们设计和制备了基于nc-Si/SiC多层膜结构和尺寸渐变多层结构的太阳能电池器件新结构,并观测到了光伏效应,获得了转换效率为6.18%的电池器件。