在大气压条件下,利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,可获得比较均匀的等离子体,有利于微晶硅薄膜的制备。由于微晶硅薄膜电池具有稳定性高、工艺简单、节省材料等优点,被视为硅基薄膜太阳能电池的第三代产品。目前,微晶硅薄膜太阳能电池已经取得很多研究进展,但沉积率低仍是阻碍它产业化的一个重要问题。为了实现微晶硅薄膜的快速沉积,实验人员通过调节混合气体中氢浓度、硅烷浓度和提高激发频率等方法,取得了一系列研究成果。但是,这些外部参数的改变,对等离子体内气体反应机制和成膜粒子密度分布的影响规律还尚未清楚,缺乏理论指导。本论文利用一维及二维自洽流体力学模型,研究大气压下Ar/SiH4/H2混合气体在等离子体增强化学气相沉积微晶硅薄膜过程中,通过改变激发频率,从射频、高频到甚高频；以及调整混合气体中氢气和硅烷浓度,得到薄膜沉积过程中等离子体内部成膜种子粒子、电子和原子氢等粒子密度的分布规律,揭示微晶硅薄膜沉积过程中的物理和化学变化机制,为进一步提高微晶硅薄膜的沉积速度和质量提供理论依据。本论文主要包含三方面的研究工作,具体如下。基于一维自洽流体力学模型,模拟了大气压下射频(13.56 MHz) Ar/SiH4/H2(?)昆合气体PECVD沉积微晶硅薄膜过程中,氢稀释度对反应气体中各种粒子密度分布的影响。在模拟过程中考虑了反应气体中包含的激发、电离、吸附和复合等16个主要反应过程,对12种主要反应粒子(电子、氩离子Ar+、氩激发态Ar*、氢原子H、氢分子离子H2+硅烷分子离子SiHH3+、硅烷分子负离子SiHH3-、中性粒子SiHH3和SiHH2、背景氩原子Ar、硅烷分子SiHH4和氢分子H2)建立连续性方程和动量方程以及电流连续性方程。分析氢稀释度从1%到6%变化过程中,对主要粒子SiH3+、SiH3-、SiH3以及原子H和电子密度变化规律和空间分布的影响。利用物理和化学机制分析氢稀释度变化对各种粒子密度产生的影响,从而在理论上解释合适的氢稀释度对提高微晶硅薄膜沉积速度和质量的重要性。基于一维自洽流体力学模型,对大气压不同高频(6.78 MHz、13.56 MHz和27.12MHz)激发下,Ar/SiH4/H2等离子体辉光放电特性进行研究。对反应气体中的12种主要粒子建立连续性方程、动量方程,并结合电流连续性方程以及电子的能量守恒方程,研究激发频率对电流密度和各粒子密度分布的影响。结果显示不同激发频率下,Ar/SiH4/H2混合气体中等离子体辉光放电存在两种放电模式,当激发频率低于13.56 MHz时,放电处于α模式,当激发频率高于13.56 MHz,放电处于γ模式。给出了粒子(SiHH3+、SiHH3-、SiH3、SiH2、H、Ar+、Ar*)、电子密度以及电子温度在两种模式下的空间分布曲线,并利用物理和化学反应机制对粒子密度的变化进行解释。基于二维自洽流体力学模型,对平行板电极结构中Ar/SiH4/H2混合气体在甚高频驱动下的大气压辉光放电特性进行数值模拟。对反应气体中的12种主要粒子分别建立沿极板方向和垂直极板方向的连续性方程、动量方程,结合电流平衡方程,研究甚高频(90MHz到150 MHz)对电子密度二维空间分布的影响。结果显示,合适的激发频率(110MHz)可以使反应气体中电子密度分布最佳。在激发频率为110 MHz条件下,研究不同硅烷浓度对电子二维空间密度分布以及对微晶硅薄膜沉积起主要作用的粒子(SiHH3、H)密度分布的影响,结果显示,合适的SiHH4浓度下,等离子体中的主要粒子(SiHH3、H、e)有最大的密度分布。