开发对环境友好的新能源材料及器件对社会的可持续发展具有重要意义。近年来，太阳电池得到了较大的重视和发展。目前市场占有率85%以上是晶体硅太阳电池，虽然其工艺成熟、性能稳定，但价格昂贵。为此，采用新材料和新结构，开发低成本、高效率的新一代太阳电池，就具有更为迫切的现实意义。纳米材料是极有希望的候选材料之一。然而，目前文献报道的纳米材料太阳电池的能量转换效率较低，性能不稳定，难以实现大面积薄膜器件的应用。为此，本论文从全新的思路出发，把纳米材料和晶体硅相结合，提出了“碳纳米管薄膜-硅异质结太阳电池”的模型，既克服了纳米材料的低效率，又简化了工艺、降低了成本。作者采用化学气相沉积法，通过精确控制碳源的进给速率，直接合成了碳纳米管薄膜。经纯化与铺展处理后，碳纳米管薄膜面积达100cm2、质量稳定、具有较高的透光性和导电性，可满足太阳电池光伏性能的要求。在此基础上，建立了“碳纳米管薄膜-硅异质结太阳电池”的模型。其中，硅基底吸收入射光子并产生电子-空穴对；碳纳米管薄膜与硅基底构成异质结，有效拆分电子-空穴对，同时作为太阳电池的上电极，收集并传导空穴。在此结构中，碳纳米管薄膜宏观上呈金属性，与n型硅片接触构成肖特基结。碳纳米管薄膜与硅片间界面氧化层对太阳电池性能具有重要影响。由于形成界面氧化层，太阳电池从“碳纳米管薄膜-硅”的结构，转变为“碳纳米管薄膜-氧化层-硅”的结构，载流子的主要传输方式从热发射转变为隧道效应，同时抑制了光生电子-空穴对的复合，从而提高了电池的转换效率。为此，对碳纳米管薄膜-硅异质结太阳电池进行稀硝酸处理，可以在碳纳米管薄膜和硅片的界面形成薄氧化层，同时硝酸处理使碳纳米管薄膜的导电性增加，从而获得标准辐照下（AM1.5,100mW/cm2）转换效率达10%的太阳电池。采用聚二甲基硅氧烷对稀硝酸处理后的太阳电池进行封装，提高了太阳电池对入射光的吸收，短路电流密度达到30mA/cm2。在稀硝酸处理与聚二甲基硅氧烷封装的共同作用下，太阳电池转换效率可以达到10.9%，并且具有良好的稳定性。在碳纳米管薄膜-硅异质结太阳电池的基础上加入酸溶液，令其充分地填充在碳纳米管薄膜与硅片所构成的空隙内，改善了碳纳米管薄膜与硅片间的界面接触，增加了光生载流子的利用率，使电池的转换效率达13.8%。