作为新型薄膜太阳能电池材料,BaSi2具有禁带宽度合适且可调、光吸收系数高等优点,且通过改变掺杂元素种类,n-BaSi2或p-BaSi2薄膜电子和空穴浓度可在很大范围内可控,因此在薄膜太阳能电池方面具有较大应用前景。针对目前BaSi2基太阳能电池光电转换效率低的问题,本文主要运用数值模拟结合理论分析的方法,系统研究了BaSi2基同质结、异质结太阳能电池的输运性能,为制备出环境友好、廉价且转换效率高的BaSi2基太阳能电池做理论指导。针对目前分子束外延成本高、速率慢和磁控溅射技术导致的薄膜配比失衡、结晶性差的问题,对磁控溅射法制备BaSi2薄膜进行初步探索研究。具体内容如下:研究了接触势垒高度对p-Si/n-BaSi2异质结、p-BaSi2/n-BaSi2同质结和p-Si/i-BaSi2/n-Si异质结太阳能电池性能的影响。与p-Si/n-BaSi2异质结相比,由于BaSi2具有高光吸收系数,p-BaSi2/n-BaSi2同质结太阳能电池中p-BaSi2层需设计较薄,因此前接触势垒高度对器件性能影响较大。对于p-Si/i-BaSi2/n-Si异质结太阳能电池,当NA低于1×1019 cm-3时,器件光电转换性能主要受前接触势垒高度的影响;背接触势垒高度对其光电性能的影响较小。有效消除Urbach尾态和缺陷的理想条件下,α-Si/BaSi2/α-Si pin异质结太阳能电池开路电压可达1.131 V。研究了膜层厚度、掺杂浓度和接触势垒高度对BaSi2基np或nip同质结太阳能电池性能的影响。研究发现n-BaSi2的掺杂浓度和厚度对n-BaSi2/p-BaSi2同质结太阳能电池的光电性能具有决定性影响,在该结构中,低掺杂浓度或薄的n-BaSi2层更益于实现高光转换效率。对于BaSi2nip同质结,p-BaSi2层具有高掺杂浓度和稍厚的薄膜厚度,更益于提高该太阳能电池的内建电势和Voc。对BaSi2膜层厚度与前后接触电极势垒高度的研究表明,n-BaSi2与前接触电极之间的势垒高度对nip同质结太阳能光电转换性能影响较大,p-BaSi2厚度较厚时,与背接触电极之间的势垒高度对nip同质结太阳能光电转换性能影响较小。研究了不同电子传输层和空穴传输层在掺杂浓度、电子亲和势和界面缺陷密度等方面,对BaSi2基nip或pin异质结太阳能电池性能的影响。当n-BaSi2、Cd S、Sn O2、Ti O2、Zn O电子传输层作为BaSi2基nip太阳能电池结构中的窗口层时,n-Zn O(20 nm,ND=5×1019 cm-3)/i-BaSi2（2000nm）/p-BaSi2(100 nm,ND=5×1019 cm-3)异质结太阳能电池光电转换性能最佳,Eff高达28.209%。当p-BaSi2、Cu2O、Ni O、Cu I、Cu SCN空穴传输层作为BaSi2基pin太阳能电池结构中的窗口层时,p-Cu SCN(20 nm,NA=5×1019 cm-3)/i-BaSi2（2000 nm）/n-BaSi2(100 nm,ND=5×1019 cm-3)异质结太阳能电池光电转换性能最佳,转换效率高达27.987%。当ETLs/BaSi2或HTLs/BaSi2的界面密度高于1×1012 cm-2后,器件光电转换性能均迅速衰减。使用磁控溅射法制备BaSi2薄膜的探索研究发现,由于Ba原子活性较高,在较大溅射功率条件下,Ba来不及与Si进行反应,遇到空气易生成Ba O,因此较低溅射功率更易制备BaSi2薄膜。且增加钝化层有利于减小Ba O的生成。衬底温度对制备BaSi2薄膜的影响很大,本实验所得最佳衬底温度为500℃。本论文针对BaSi2薄膜太阳能电池进行了系统的模拟计算研究,对磁控溅射法制备BaSi2薄膜进行了探索研究,研究结果将为高效BaSi2薄膜太阳能电池的设计和实际制备提供一定参考价值。