随着人们环保意识的提高以及政府对绿色新能源的大力支持,光伏发电凭借其具有取之不尽用之不竭以及光电转化过程绿色无污染的优点被国家大力扶持。在光伏市场中,晶体硅太阳电池占据了 80%以上的份额,其最高实验室效率已经突破了 26%。目前商业化晶体硅太阳电池的发展方向是降低成本与提高效率。其中降低成本的主要途径是不断降低晶体硅材料的厚度,即太阳电池薄片化;提高效率的主要途径是做好晶体硅的表面钝化以降低表面复合从而提升总体光电转换效率。随着太阳电池薄片化的发展,在制造过程中会出现更多的翘曲以及碎片现象,生产中即使存在细微对硅片力学性能不利的影响因素都有可能导致废片的产生。并且晶体硅太阳电池表面钝化质量的优劣直接影响到太阳电池光电转化效率的高低。此外晶体硅电池或者硅基微电子器件在辐照环境中工作时,高能辐照粒子往往会在硅中会引入缺陷,辐照缺陷的引入会对器件产生不利的影响。因此本文着重研究了太阳电池用晶体硅材料在实际生产以及使用环境下的力学以及电学性能,得出了以下结论:凭借纳米压痕测试,研究了多晶硅晶粒、SA晶界、Σ3晶界以及R晶界之间的力学性能差异以及Cu沾污对不同晶界力学性能的影响。通过计算得出晶粒、SA晶界以及Σ3晶界之间硬度相差不大,均在11～12GPa之间,而R晶界的硬度则达到了18GPa。引入Cu沾污后所有晶界以及晶粒硬度下降,其中R晶界硬度的降幅最明显,达到了 33%。硬度下降的原因可能是由于偏聚在晶界处Cu沉淀周围的位错环在纳米压痕测试过程中容易发生攀移,从而降低了晶界硬度。用深能级瞬态谱(DLTS)手段定量研究计算了 pn结里中子辐照引入的V2以及VO缺陷的电学性能参数。计算了当辐照剂量为5×1011cm-2、1×1012cm-2、6×1012cm-2、1×1013cm-2以及5×1013cm-2时,V2以及VO的激活能以及缺陷态密度。发现V2以及VO的缺陷态密度与辐照剂量呈线性关系,计算出其比例系数分别是0.18与0.38。并且通过电流电压测试发现随着V2以及VO缺陷态密度的增加,理想因子η与反向电流IR也越大,即器件性能越差。研究了 A12O3、HfO2以及TiO2对单晶硅表面钝化的影响,以及探究了材料的光致增强效应。发现A12O3、HfO2以及TiO2的最佳钝化退火温度分别为450℃、500℃以及300℃,并且HfO2和A12O3均有光致增强效应,而TiO2则出现了光致削弱效应。我们推测这是因为HfO2具有和Al2O3相似的场钝化以及化学钝化机理,即这两者在光照后均能捕获并钉扎负电荷,从而增强场钝化效应。而TiO2在光照条件下会失去电子从而产生固定正电荷,这可能会削弱场钝化效应。