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晶硅太阳电池以其成熟的工业体系,较高的转换效率,良好的性价比以及电池稳定性,依旧牢牢地占据了主要的光伏市场。随着晶硅电池研究的深入,一大批新技术被应用,其中包括钝化发射极和背面（PERC）、非晶硅/晶体硅异质结（SHJ）、隧穿氧化钝化（TOPCon）和交指式背接触（IBC）技术,从而使得晶硅太阳电池的实验室效率达到26.7%,产业化效率已经推进到>23%。然而,如何在保证转换效率的同时尽可能的降低成本,依旧是晶硅电池所要面对的问题。因此在本文的选题上,我们将目光瞄准了制备成本较低,具有极大潜力的新型电池技术—非掺杂异质结技术,并通过结合IBC技术,进行了非掺杂异质结全背太阳电池的研究。其中,对于非掺杂异质结而言,其除了具备非晶硅/晶体硅异质结的诸多优势外,比如制备工艺温度低（<200℃）、工艺流程简单、开路电压高（可达750mV）、结构对称等优点,还具有仪器设备便宜、较大的材料选择范围、更宽带隙（寄生吸收小）等优点,不仅在解决常规SHJ电池由掺杂非晶硅的寄生吸收所引起的短路电流损失,也在简化IBC电池的制备工艺等方向都具有巨大的潜能。而采用IBC电池结构,则因为其消除了常规电池顶电极的遮光现象,可以获得更高的短路电流密度,从而有望获得更高的电池效率。在本文的研究中,我们首先通过对PEDOT:PSS/Si异质结常规电池的制备,了解该类非掺杂异质结电池在制备过程中,界面处的氧化层,顶电极的栅线设计,电池底电极的功函数,PEDOT:PSS薄膜厚度,硅片电阻率,绒面结构等对电池效率的影响,其中PEDOT:PSS为聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐。通过这一系列的研究,不仅了解了常规电池提升所需要注意的问题,同时也阐述了此类非掺杂异质结电池面临的诸多问题。比如PEDOT:PSS薄膜具有较高的寄生吸収和较低的折射率,使得前置PEDOT:PSS薄膜会产生较大的光学损耗;而PEDOT:PSS薄膜无法很好的包覆金字塔绒面等问题,使得其在PEDOT:PSS/Si界面处具有较大的复合损耗。因此,这类电池的短路电流密度很难突破35mA/cm2,而电池效率很难突破16%。其次,为了全面地了解IBC电池的特性,并为获得高效IBC太阳电池做准备,我们采用Quokka软件,对全背太阳电池做了系统的参数模拟。通过模拟,以及对比常规的前背电极太阳电池,全面地理解全背太阳电池的结构特征和载流子输运特性,以及其各电池参数对电池效率的影响,通过具体的定量计算,为后续的实验提供了详细的理论指导。其中,研究表明全背太阳电池对电池前表面的钝化特性、硅片质量（体寿命）等方面的要求要远远高于常规电池;电子传输层（ETL）钝化特性的好坏会引起电子遮阴现象的强弱,相比于空穴传输层（HTL）对IBC电池效率的影响更大;而在传输层钝化特性和接触电阻的模拟中,可以看到,对于载流子传输层而言,其钝化特性和接触电阻对于获得高效电池起到了同等重要的作用。然后,针对常规PEDOT:PSS/Si异质结电池所面临的困境,并结合IBC电池的理论研究,我们展开了PEDOT:PSS/Si异质结全背太阳电池的研究。在实验上,通过埋栅工艺,成功地研制了适合溶液法制备异质结的工艺步骤,通过对ETL材料钝化和接触特性的研究,选择中等钝化材料的MgOx,最终实现了效率为16.3%的首款PEDOT:PSS/Si异质结全背太阳电池。在理论上,通过DECIVE软件计算发现,在不改变HTL钝化特性的前提下,仅改变ETL的钝化特性,将其表面复合速率降低到10 cm/s,就可以使得IBC电池的Jsc达到41.6mA/cm2,转换效率超过22.4%,说明了ETL的钝化对获得高效电池的重要性。最后,我们开展了本征非晶硅钝化的非掺杂异质结全背太阳电池研究。通过少子测试仪和Cox&Strack方法（CSM）提取了各类材料包括插入不同厚度本征非晶硅的钝化和接触特性,发现传输层材料的钝化和接触电阻均会随着本征非晶硅薄膜厚度的增加而提高,其中HTL接触电阻的变化最为明显,由0nm的14.1mΩ·cm2增加到8nm的3.4Ω·cm2。通过将以上数据代入模型,可以计算出不同本征非晶硅薄膜厚度下IBC电池的理论效率。结果显示,随着非晶硅薄膜厚度的增加,其对应的IBC电池效率先上升后下降,而最高电池效率出现在非晶硅薄膜厚度为2-4nm时,对应的理论效率超过24%。对本征非晶硅薄膜厚度在4nm时,电池功率的损耗分析指出,通过改善硅片质量以及降低HTL的接触电阻,将有望将电池的效率提升到>26%。在实验上,我们研究了两种不同的方法制备具有本征非晶硅的IBC电池。一种为工艺简便的直接金属掩模法,而另一种则是常规的光刻法。我们首先采用了直接金属掩模法,制备了不同本征非晶硅薄膜厚度的IBC电池,发现电池性能的变化规律基本同模拟的一致,电池在本征非晶硅薄膜为4nm时获得最佳效率,然而电池的效率则相对较低。通过对采用热蒸发加直接掩模方法的进一步细致研究,我们发现了可能的漏电通道,通过采用调整蒸发电极的位置和在将主栅采用SiNx薄膜悬空的方法,最终将采用直接掩模法制备的非掺杂异质结全背太阳电池的效率提高到了20.1%(Voc=659mV Jsc=41.6mA/cm2,FF=73.2%)。另一方面,我们还采用了前面IBC-PEDOT的光刻法,制备了类似的IBC电池,结果发现,采用光刻法制备的电池基本完全消除漏电引起的电池效率的损耗,其与模拟的变化规律更为匹配,且获得了更高的转换效率,达到了20.6%(Voc=658mV Jsc=41.4mA/cm2,FF=75.6%)。