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掺杂ZnO透明导电氧化物(TCO)薄膜以电阻率低、可见光透过率高、成本低、无毒等优势广泛地应用于太阳电池、平板显示等器件。在硅(Si)基薄膜太阳电池中,采用溅射后腐蚀方法制备的A1掺杂ZnO (AZO)薄膜已经成为Si基薄膜太阳电池重要的TCO材料之一。然而,通常所用的AZO薄膜存在长波透过率低、腐蚀后“弹坑”状绒面结构对长波光散射特性差的缺点,严重地制约了其在宽光谱高效Si基薄膜太阳电池中的应用。制备可高效利用太阳光谱的ZnO-TCO薄膜的关键在于提升Si基薄膜太阳电池的长波响应,以与太阳光的宽光谱匹配,才对提高电池的转换效率具有重要的意义。当前影响TCO长波响应的因素在于追求提高薄膜电导,而忽视了因高自由载流子浓度导致的长波波段吸收增加、使透过率下降。若以提高迁移率为目标,在维持电导不变的前提下降低载流子的浓度,就能提高该TCO薄膜长波透过率。基于此,本文利用高价态元素掺杂(每个原子可提供多个自由载流子),在维持高电导前提下,由于可减少掺杂量、降低了杂质散射、提高载流子迁移率,有利于延展ZnO薄膜长波透过率,以实现TCO的宽光谱透过特性；利用复合特征尺寸陷光结构的选择,分别实现提升不同光波段的散射特性的原理,从以上两个方面对可高效利用太阳光谱的ZnO-TCO薄膜进行研究,具体研究内容和创新工作如下：第一,利用基于密度泛函理论的Castep软件和磁控溅射技术,采用第一性原理和实验两个方面对高价态的W掺杂ZnO (WZO)进行研究。从模拟方面对WZO薄膜的光电特性进行预测；实验方面,系统地研究了沉积参数对制备的WZO薄膜的光电特性及腐蚀后的形貌等特性的影响。通过优化溅射工艺,取得的结果如下：①实现了掺W的ZnO薄膜确实在长波具有良好的透过响应,以空气为参比,在400-1800nm波段其平均透过率高于85%(衬底温度>200℃)；②借鉴ZnO薄膜中微量H的介入能提高薄膜的结晶性能,采用W、H共掺方式制备HWZO薄膜并进行优化,在室温下获得了电阻率8.33×10-4Ω.cm、载流子迁移率40.8cm2/Vs,以空气为参比,400-1800nm平均透过率高于80%的HWZO薄膜,这为柔性衬底太阳电池的应用研究提供实用化的技术基础；③通过优化影响溅射薄膜质量的沉积参数(溅射气压和溅射功率),结合溅射后腐蚀工艺,在室温条件下获得了以溅射法难于得到的、有良好陷光特性的HWZO薄膜。用作μc-Si:H电池的前电极,其量子效率高于参比用FTO/AZO的薄膜。良好的光电特性和光学散射特性表明：WZO薄膜具有作为高效宽光谱Si基薄膜叠层太阳电池用ZnO薄膜的潜力。第二,对Mo掺杂ZnO (MZO)薄膜进行了系统的理论与实验研究。①模拟结果表明：Mo掺入ZnO后,MZO薄膜表现出具有宽光谱透过、且呈n型导电特性。通过优化制备的沉积参数,获得了以空气为参比,在400-1100nm波段平均透过率高于75%,电学特性(7.68×10-4Ω·cm)优于文献报道的MZO薄膜。②引入H2共溅射方式,MZO薄膜的光、电学特性进一步提升,电阻率减小到4.71×10-4Ω·cm,400-1100nm的平均透过率提高到80%以上。③优化后HMZO薄膜和MZO薄膜分别作为前电极应用于μc-Si:H电池和μc-SiGe:H电池,均取得了优于参比用FTO/AZO薄膜和工业AZO薄膜作电极的转换效率。第三,基于复合特性尺寸陷光结构分别实现改善不同波段光散射特性的思想,制备了对长波光散射特性高的AZO和AZO/HAZO、AZO/ZnO薄膜。①制备的复合特征尺寸的AZO薄膜较传统溅射后腐蚀AZO薄膜无论在电学特性、400-1100nm光散射特性还是在μc-Si:H电池应用的转换效率等方面均优于后者。550nm、800nm和1100nm的Haze值分别由传统溅射后腐蚀AZO薄膜的42.69%、18.82%和3.07%提高到89.91%、70.53%和17.63%,分别提高了94.2%,274.76%和468.71%；制备了短路电流密度(Jsc)提高.9.05%和电池效率提高14.64%的μc-Si:H电池。②进一步优化工艺条件之后,制备的复合特征尺寸的AZO薄膜对光的散射特性进一步增强,应用于μc-Si:H电池的转换效率进一步提升。③尝试采用低掺杂AZO薄膜和本征ZnO薄膜作为小特征尺寸陷光结构薄膜,制备了具有复合特征尺寸且长波区域透过率高的AZO/HAZO和AZO/ZnO薄膜,并将制备的AZO/ZnO薄膜在a-Si:H/μc-Si:H叠层太阳电池中的应用进行了研究。