近年来,硅因为自身优异的性能,而被广泛运用于众多领域。就目前而言,晶硅太阳电池在光伏市场中仍占据着统治地位。其中半导体-绝缘体-半导体（SIS）太阳电池因自身结构简单、制备成本低、工艺简单、性能稳定、理论效率高而备受关注。为了进一步提高太阳电池的光电转化效率,人们提出了许多方法,其中降低硅片表面反射率,即在硅片表面制备陷光结构是一种简单可行的方法,于是黑硅被用于晶硅太阳电池。广义上,黑硅是一种对光吸收超过90%的材料。本文通过改良Stober法,向反应体系中加入电解质来合成SiO₂微球,通过激光粒度仪分析了电解质种类及浓度对SiO₂微球粒径的影响。并结合Stober法合成SiO₂机理对所得实验结果进行了解释。又通过旋涂法将所制备的SiO₂微球旋涂在硅片表面,均衡旋涂过程中毛细作用力及离心力的相互作用,制备出了单层SiO₂掩膜。结果表明,电解质的种类及浓度对SiO₂微球的粒径大小及均一性都有着很重要的影响。随着体系中电解质浓度的增加,SiO₂微球粒径逐渐增加,而均一性逐渐变差。通过旋涂法制备单层SiO₂掩膜发现,要形成单层掩膜,对旋涂液浓度及旋涂速度都有着一定要求,最终SiO₂微球在硅片上以HCP形式排列。制备完掩膜后,采用反应离子刻蚀法来刻蚀硅片。以SF6和O₂作为刻蚀气体,系统研究了不同刻蚀功率、刻蚀气体流量比、刻蚀时间对黑硅表面形貌及反射率的影响。并结合RIE掩膜法制备黑硅机理解释了刻蚀参数对黑硅性能的影响。最终得到了三种不同形貌的黑硅,分别为纳米圆柱、纳米圆台及纳米圆锥。当刻蚀功率为150W,SF6:O₂=18sccm:6sccm,刻蚀时间为25min时,样品表面结构呈圆锥状,在400-1000nm范围内反射率最低,为4.6%。结合FDTD模拟软件模拟分析了不同形貌黑硅反射率及其对550nm波长入射光的限制作用,其中圆锥结构的陷光效果最好,又结合实际运用详细验证了圆台结构的陷光性能。其优异的陷光效果是来自于渐变的折射率。为了去除在RIE刻蚀过程中由荷能离子所带来的损伤,采用低浓度NaOH处理样品,研究了NaOH处理时间对黑硅形貌及反射率的影响,并采用ALD沉积Al2O3薄膜来钝化黑硅表面。结果表明,当NaOH处理时间为120s时,黑硅表面反射率上升至14.33%,黑硅表面小结构被去除;当沉积完Al2O3薄膜,并在450℃下退火后,黑硅表面反射率将至7.12%,少子寿命达到29.34μs,表明黑硅表明损伤层层被完全去除,且Al2O3兼具减反和钝化双重作用。为了制备性能优异的SIS太阳电池,采用磁控溅射在去完损伤的黑硅表面沉积一层ITO薄膜。通过紫外可见光分光光度计、XRD、扫描电镜及霍尔测试仪研究了不同衬底温度下制备ITO薄膜光学及电学性能的差异。最终在不同衬底温度及不同H₂O₂前处理时间下制备了SIS太阳电池。由于ITO与Si之间的功函数差,Si表面能带弯曲形成反型层,使SIS太阳电池具有类似pn结的性质,最终实现光电转化。结果显示,中间绝缘层的厚度对SIS器件性能影响很大,在SIS太阳电池中,载流子的运输需要通过隧穿效应来实现。H₂O₂前处理15 min,并于150℃沉积ITO薄膜时,SIS太阳电池光电转化效率最高,为3.67%。