近年来,以GaN、InGaN为代表的m族氮化物太阳能电池成为人们研究的热点。研究表明,InN的禁带宽度为0.7eV,这意味着通过调节InxGa1-xN三元合金中的InN组分,其对应的吸收光谱的波长几乎完整地覆盖了整个太阳光谱。由于In组分的连续可调,能够达到设计的理想禁带宽度组合,而易获得更高的转换效率,多结InGaN电池光电转换效率最高可达太阳电池的最大转化效率72％。　　 目前,GaN一般是在蓝宝石衬底和SiC衬底上生长,Si衬底由于具有工艺成熟的特点,所以成本低廉,特别是Si材料导热、导电性能好,硬度也比蓝宝石低,加工也比较容易。但是Si衬底与GaN外延层存在巨大的晶格失配,会给GaN外延层引入大量的位错；GaN与Si之间存在的巨大的热失配,会引起外延片龟裂。近年众多研究者对Si衬底上生长GaN进行了研究,取得了一些进展,但如何在Si衬底上实现较高质量、无裂纹的GaN生长仍然是研究的难点,还有大量问题需要解决。　　 本文使用了英国Thomas Swan的3×2英寸研究型MOCVD研究了硅衬底上氮化镓材料的生长和蓝宝石衬底上铟镓氮太阳电池,由于硅衬底上量子阱的生长难度较大,因此本文研究用的太阳电池衬底是普通的蓝宝石平面衬底。再使用X射线双晶衍射,原子力显微镜与光学显微镜分析GaN样品的晶体质量、表面形貌和光学表面,使用太阳能薄膜电池测试系统分析InGaN太阳电池样品的光谱响应。获得了如下有创新和有意义的研究结果:　　 1、实验中对硅衬底上氮化镓生长的研究结果发现GaN的晶体质量是明显的依赖AlN缓冲层的晶体质量的,高质量的AlN缓冲层可以获得高质量的GaN外延层,反之,得到的GaN外延层其晶体质量差、表面裂纹多且会有很多缺陷。而AlN缓冲层的表面形貌与GaN外延的形貌和晶体质量没有太大的影响,但是同样生长温度下晶体质量较好的AlN缓冲层的表面也较为平整。　　 2、对比铟镓氮太阳电池的量子阱的个数发现,增加吸收层量子阱的个数可以明显增加电池的量子效率,从10个量子阱到15个量子阱可以使得其量子效率提高34％,而且由于15个量子阱的铟镓氮层的厚度也仅为45nm,所以还可以通过增加量子阱的个数来增加量子效率。　　 3、引入In组分为0.05的Ⅰ型InGaN次吸收层的量子阱铟镓氮太阳电池对比只有量子阱结构的铟镓氮太阳电池可以提高电池的整体的光电转化能力18.7％,但是引入次吸收层降低峰值量子效率,由于长波吸收明显增加所以总的转化效率有明显提升。　　 4、在铟镓氮太阳电池中增加P型AlGaN电子阻挡层也能提高量子效率,其中厚度约20nm的P型AlGaN电子阻挡层效果最明显,可以提高量子效率约30％。