随着传统能源的消耗与环境污染日益严重,光伏产业迅猛发展,薄膜太阳能电池技术日趋成熟。随着汉墙、汉瓦等薄膜电池产品的出现和移动能源概念的普及,薄膜太阳能电池的普适性越来越高,因其可以与建筑物组成光伏建筑一体化（BIPV）等优势,成为国内外研究的重点。与CIGS等薄膜器件电池相比,硅基薄膜太阳能电池具有制造成本低、转化效率高、弱光性好的优势。其中,微晶硅薄膜太阳能电池相对于非晶硅薄膜太阳能电池的最大优势是其不存在光致衰减（S-W）效应和对太阳光谱的利用范围广,且微晶硅薄膜的沉积工艺与非晶硅薄膜兼容。因此μc:Si:H薄膜太阳能电池及a-Si:Hμc-Si:H薄膜叠层电池将是未来薄膜太阳能电池的发展方向。作为薄膜太阳能电池的吸收层,本征层对薄膜太阳能电池的性能至关重要。本文首先采用磁控溅射制备工艺在透明导电玻璃衬底上制备器件质量级微晶硅薄膜,并且研究了不同的工艺参数（溅射功率、衬底温度、氢气/氩气混合比）对微晶硅薄膜的沉积速率、光学特性参数（透过率及光学带隙）、电学特性（方阻及电导率）、结晶取向及结晶度、薄膜的表面形貌及粗糙度的影响。实验结果表明,当溅射功率从100W提高到300W,薄膜的沉积速率由7.08nm/min提高到14.45nm/min,光学带隙在300W时为1.37eV,薄膜由针状生长逐渐变为柱状生长,由非晶态转化为微晶态,晶化率由35.4%增大到65.6%,暗电导率随着薄膜晶化率的增大而增大,由1 0-8Scm-1量级增大到10-5Scm-1量级。随着衬底温度由常温加热到300℃,沉积速率先增大后降低,光学带隙逐渐降低,薄膜的结晶度在300℃时达最大值64.2%。薄膜的沉积速率随Ar流量增大而降低,在H2流量为40sccm,Ar流量为20sccm时,薄膜的晶化率达最大,此时薄膜的暗电导率在10-6Scm-1量级。综合考虑薄膜的各项性能,确定器件质量级微晶硅薄膜的最优制备工艺参数为:溅射功率300W,衬底温度为250℃,H2/Ar流量为40sccm/20sccm。同时,鉴于实验室制备薄膜电池器件成本高,耗时长,为优化各层参数,提高薄膜电池器件性能,本文采用薄膜太阳能器件模拟软件wxAMPS对单结非晶硅薄膜太阳能电池、单结微晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅/微晶硅薄膜叠层电池进行膜系优化设计,为实验提供理论支撑,优化薄膜器件结构。模拟结果显示,PIN型非晶硅薄膜太阳能电池窗口层的光学带隙宽度为2.0eV,掺杂浓度为1e20cm-3时,电池的转化效率最高为10.41%;本征层的最佳厚度为400nm,本征层的缺陷态浓度不能超过1e18cm-3,否则器件的性能会急剧恶化,伏安特性曲线出现失真;在p/i界面插入碳化非晶硅层时,增大器件短路电流,有效地改善电池性能。PIN型微晶硅薄膜太阳能电池本征层的晶化率为50%时,器件性能最好。对于非晶硅/微晶硅叠层（PINPIN）太阳能电池,顶电池与底电池本征层的最佳厚度匹配为250nm和2000nm,此时器件的转化效率为最大值14.82%;当遂穿复合结的掺杂浓度达到7×1019cm-3以上时,光生空穴和电子可以在隧穿复合结处很容易地复合形成复合电流,通过隧穿过程完成输运。综上所述,本文通过控制磁控溅射法的不同工艺参数制备器件质量级微晶硅薄膜,改善了微晶硅薄膜的制备工艺,并利用wxAMPS对器件进行仿真,对器件的膜系设计及结构进行优化,为实验制备微晶硅薄膜电池提供理论依据。本文通过磁控溅射制备微晶硅薄膜的实验探究与器件性能的理论研究,为大面积低成本生产微晶硅薄膜电池提供实验参考及理论依据。