晶体硅太阳电池能量转换效率不断提高,单晶硅PERC太阳电池的生产线效率已达22%,非晶硅薄膜硅异质结（Silicon heterojunction,SHJ）太阳电池的实验室效率高达26.6%,但与晶体硅太阳电池理论效率极限（29.4%）还有相当距离。接触是太阳电池高复合活性金属界面和光子吸收层之间的区域,随着硅片质量的提高,接触处复合损失的影响将愈加明显,被认为是接近理论效率极限的最后障碍。如何逾越这一障碍,是否有一种物理模型解释不同结构硅太阳电池的工作原理,是否能够比较不同材料集成到硅太阳电池结构中的性能表现,c-Si的表面态又会带来什么影响,这些问题可藉由载流子选择性接触来回答。载流子选择性接触可以实现低少子复合和有效多子输运,是高效晶体硅太阳电池的发展方向,因此研究载流子选择性接触具有重要的理论意义和实际应用价值。载流子选择性接触通常包括载流子选择性输运层（如（p）a-Si:H薄膜）和钝化缓冲层（如（i）a-Si:H薄膜）两部分,选择性输运载流子的同时钝化c-Si表面。本文在综述SHJ太阳电池的物理机制和优化设计的基础上引入载流子选择性接触物理模型,开展模拟和实验工作,主要研究内容和结果如下:（1）利用一维太阳电池模拟软件AFORS-HET模拟载流子选择性输运层材料的固定电荷和功函数对（n）c-Si能带弯曲的影响,发现形成明显的（n）c-Si能带弯曲,固定电荷密度要高于10¹¹ cm^-2,而功函数要低于（n）c-Si的功函数或接近（n）c-Si的价带边。这些研究可为选取载流子选择性输运层材料提供依据。（2）利用一维太阳电池模拟软件wx AMPS模拟（p⁺）c-Si/（n）c-Si/（n⁺）c-Si、（p）a-Si:H/（i）a-Si:H/（n）c-Si/（i）a-Si:H/（n）a-Si:H和（n）MoO_x/（n）c-Si/（n）Ti O_x三种结构硅太阳电池,分析能带结构和载流子浓度的空间分布,发现接触处都形成（n）c-Si能带弯曲和电导率的不对称,形成载流子选择性接触。本文进而提出用接触处的电导率比值S来评价载流子选择性大小,（p⁺）c-Si、（p）a-Si:H和MoO_x与（n）c-Si接触的S值分别为10⁹（μ_p/μ_n）、10¹³（μ_p/μ_n）和10¹⁷（μ_p/μ_n）。（3）利用wx AMPS模拟界面态对SHJ太阳电池载流子选择性接触的影响并解释物理机理。（n）c-Si衬底的SHJ太阳电池,（p）a-Si:H接触端异质结的界面态是类施主缺陷态,会俘获空穴聚集正电荷,一旦界面态密度达到10¹² eV^-1cm^-2,就有足够的正电荷来屏蔽（p）a-Si:H中固定负电荷对（n）c-Si能带弯曲的影响,降低载流子浓度不对称、电导率不对称和载流子选择性。（4）在不同氢稀释度条件下沉积（i）a-Si:H钝化缓冲层去钝化（n）c-Si表面,分析钝化物理机理,提出一种分析异质结界面态密度的方法。氢稀释度从Si H₄:H₂=4:5上升到SiH₄:H₂=4:15,更均匀、更紧凑、更少体缺陷的（i）a-Si:H薄膜将覆盖更多的（n）c-Si表面,同时H原子迅速到达（n）c-Si表面、进入（i）a-Si:H薄膜从而饱和（n）c-Si表面和（i）a-Si:H薄膜中的悬挂键,使界面态密度从6.9×10¹¹eV^-1cm^-2下降到1.7×10¹11 eV^-1cm^-2。这些结果从载流子选择性接触钝化效果角度定量显示了SHJ太阳电池制备中氢比例控制的作用。（5）分析（i）a-Si:H薄膜中氢含量、硅氢键合模式、质量密度和薄膜中的体结构缺陷,发现薄膜中氢含量增加时质量密度下降,体结构缺陷由二空位占主导过渡到三空位占主导。质量密度下降涉及两个机制:一是更多的H原子代替了Si原子,二是占主导的体结构缺陷的变化。这些结果说明了控制（i）a-Si:H薄膜中氢含量的重要性。（6）在实验室国产设备条件下制备了（n）c-Si衬底SHJ太阳电池样品,以晶体硅太阳电池的理论最佳性能参数为标准,对其功率损失和填充因子损失进行了定量分析,并指出了包括优化异质结界面化学钝化和载流子选择性接触等SHJ太阳电池性能改进方向。