近年来，Ⅲ-Ⅴ族材料成为了光伏应用中极为有潜力的材料系统。相比于其他光伏材料，Ⅲ-Ⅴ族材料特性主要包括大的载流子迁移率，高吸收率和良好的耐辐射性能，是用于光伏材料研发的理想材料。氮化铟镓(InGaN)太阳能电池是一种新型的半导体太阳能电池，研究表明通过调节In组分来改变禁带宽度大小从0.7eV到3.4eV，可以覆盖整个太阳光谱，已成为国际上氮化物材料和新型高效太阳电池研究领域的前沿研究方向。然而，高效率InGaN基太阳能电池的实现仍然面临许多问题。一方面，与传统的太阳能电池材料和器件相比较，目前人们对InGaN太阳能电池的研究和认识还很有限，在外延片的结构设计存在着许多问题。另一方面，在材料生长工艺上难以获得高质量，高In组分的InGaN薄膜材料，这对于多节太阳能电池，甚至全光谱InGaN太阳能电池的制备是十分不利的。因此为了提高InGaN太阳能电池光电性能，深入研究和优化太阳能电池结构是非常有必要的。　　 本文使用了英国Thomas Swan的3×2英寸研究型MOCVD研究了蓝宝石衬底上InGaN太阳电池，通过对InGaN太阳能电池的量子阱区结构的重新设计来改善InGaN太阳电池性能。实验中利用高分辨率XRD，光学显微镜，光致发光光谱，太阳能薄膜电池测试系统，太阳能电池电流-电压曲线测试仪对制备的试验样品的晶体质量和内部应力，芯片表面形貌，In组分含量，外量子效率，电流-电压特性进行表征。本论文获得了如下的有意义实验结果:　　 1.研究了在量子阱和量子垒之间插入超薄层对太阳能电池的光电性能的影响。结果表明，该低In组分的超薄层有利于改善晶体质量和舒缓应力，并且可以作为过渡层使得更多的In组分融入量子阱中，此外还可以作为次吸收层使得InGaN太阳电池性能整体提高。随着低In组分超薄层的插入，与参照结构相比，开路电压由1.4V提高到了1.7V，短路电流密度和外量子效率分别增加了65％和59％。　　 2.研究了在量子阱和量子垒之间插入渐变层对太阳能电池的光电性能的影响。结果表明，该In组分渐变的插入层它不仅有效的可以在量子阱区充当过渡层融入更多的In组分和次吸收层并且能够很好的改善应力和保护量子阱在温度升高时遭到破坏。此外，渐变插入层有助于中段波长处峰值外量子效率的持续性。随着In组分渐变层(0-0.16)的插入，与参照结构相比，开路电压由1.62V提高到了1.85V，短路电流密度和外量子效率分别增加了37.8％和19.1％。