等离子体浸没离子注入(PⅢ)是材料表面改性的常用手段之一,其是在偏置电压的作用下将杂质离子加速并注入到工件中,通过改变工件表面材料的组成及结构从而改变表面材料的特性。本文原创性地提出用PⅢ制备黑硅材料,并将其成功应用于黑硅太阳电池。本论文的主要工作有：ICP PⅢ系统研究1.系统研究了低气压注入时的Pill注入理论模型,通过分析注入时的鞘层动力学、平板鞘层注入模型和蔡尔德定律鞘层注入模型,提出对系统核心部件的设计要求。2.分别分析和设计了PⅢ系统的三大核心部件,包括工艺腔室、射频系统及偏压系统。成功搭建了一套PⅢ系统,并对系统的等离子体基本特性进行了研究,包括PⅢ工艺参数对等离子体特征参数的影响,低功率ICP放电时的滞回现象等。■PⅢ系统应用研究1.PⅢ制备黑硅材料研究：原创性地提出用PⅢ的方法制备黑硅材料,系统研究了PⅢ工艺参数对黑硅材料表面形貌的影响,可控地制备了多种表面形貌的黑硅材料,包括针状结构、孔状结构、山丘状结构、蜂窝状结构、正/倒金字塔结构、纳米/微米双尺寸结构等。分别研究了黑硅材料的光学特性、电学特性及疏水特性,结果表明黑硅材料的表面反射率可低至1%,注入过程中的离子损伤导致黑硅材料的少子寿命较低,黑硅材料呈现良好的疏水性。在上述研究的基础上提出了PⅢ制备黑硅材料的机理。2.黑硅太阳电池研究：用PⅢ制备黑硅材料的方法替代传统太阳电池工艺中的湿法制绒工艺,分别成功制备了光电转换效率为17.5%的单晶黑硅太阳电池和16.8%的多晶黑硅太阳电池,黑硅太阳电池的转换效率比同批次常规电池约高0.5%。通过研究黑硅太阳电池的方块电阻、少子寿命、氮化硅-硅界而、银-硅界面及量子效率等深入分析了黑硅太阳电池的电学参数。通过后续工艺的优化与调整,黑硅太阳电池的性能将进一步提高。3.PⅢ制备pn结研究：高效晶硅太阳电池对pn结的要求为浅结、高方块电阻。用PⅢ的方法分别实现了磷元素和硼元素的掺杂注入,制备了注入深度小于100nm,表面浓度小于5×1020cm-3的pn结。经过温度为1050℃、时间为10s的快速热退火之后,实现了对注入杂质的激活和晶格损伤的修复,退火后pn结的方块电阻可控制在80-150Ω/□。