为了使太阳电池能在未来取代传统能源成为主要能源,太阳电池的成本必须进一步降低。降低太阳电池成本最完美的解决方案是在不提高电池制造成本的基础上提高太阳电池的效率。黑硅太阳电池和背结背接触(IBC)太阳电池可以有效降低太阳电池的光学损失从而提高太阳电池的效率,其中黑硅太阳电池是通过降低电池表面反射率减小光学损失的,IBC太阳电池则是通过将电池栅线设计到电池背面减小金属遮挡来减小光学损失的。但是,黑硅太阳电池有着严重的复合问题,电池效率依然低于传统结构电池,还需要对其进行进一步研究;而IBC太阳电池一般采用光刻、硼扩散等高成本工艺制备,制备工艺复杂、成本较高,很难被大规模商用,通过低成本技术实现IBC太阳电池的制备有着重要意义。基于此,本文基于传统太阳电池产线制备了高效率P型黑硅太阳电池,采用低成本全丝网印刷技术制备了 n型IBC太阳电池器件原形,并系统研究了这两种电池相关的科学问题。本论文分为七章,其中第三章到第六章为我们的主要工作,最后第七章给出全文的总结与展望。第一章绪论部分简要介绍了本论文的研究背景,阐述了高效率硅基太阳电池目前的发展状况。在第二章,简单介绍了本文研究工作当中所涉及到的理论基础知识以及测试分析手段。第三章,利用金属辅助化学刻蚀(MACE)法,在工业标准156×156mm2尺寸硅片上制备了大面积均匀的纳米孔阵列,并研究了其形成机制。分析了制备过程中银沉积时间、氧化剂浓度以及腐蚀时间对黑硅结构以及黑硅减反射特性的影响。第四章,以MACE法制备的纳米孔阵列作为前表面减反射结构,制备了黑硅太阳电池,重点在于对所制备黑硅电池复合机制的分析以及工艺优化。实验结果表明黑硅太阳电池的复合增加主要是由两方面原因引起的:第一是表面积增加所带来的表面复合增大;二是表面形貌导致的表面掺杂浓度增高引起了俄歇复合增大。为了降低黑硅结构的表面复合,提出了在扩散前后分别使用不同溶度的KOH溶液对黑硅的表面形貌以及发射极扩散浓度进行优化,并且在优化的纳米结构上制备SiO2/SiNx叠层钝化膜来进一步降低表面复合。优化后的黑硅电池的效率提高到了 18.5%,与原始黑硅电池相比,提高了 3.7%。优化后黑硅电池的开路电压、短路电流密度以及填充因子分别达到了 640mV、37.02mA/cm2和78.04%,与原始黑硅电池相比,开路电压提高了 34mV,短路电流密度提高了 3.65mA/cm2,填充因子也提高了 4.75%。第五章,将MACE制备纳米孔阵列与微米结构金字塔相结合,制备了微/纳多尺寸织构黑硅太阳电池。在微米金字塔结构上制备纳米尺寸结构形成微/纳多尺寸表面织构可以同时提供入射光反射和衍射,有效降低硅片表面反射率。提出了利用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液对电池发射极进行修饰,通过减小硅片表面附近的掺杂浓度,电池表面附近的载流子复合得到了有效的降低。利用TMAH溶液修饰30s后的黑硅电池效率达到了 19.03%。这个效率较普通的黑硅电池效率有了可观的提高,比同时制备的传统金字塔制绒的电池高出0.18%。第六章,对IBC太阳电池进行了系统的研究,主要工作包括采用低成本工业化技术制备IBC太阳电池,结合PC1D、TCAD以及Quokka等仿真工具对所制备IBC太阳电池进行分析研究。本文通过印刷铝浆料烧结直接制备Al-p+发射极,实验发现直接烧结形成的Al-p+发射极存在漏电问题,漏电位置包括Al-p+层厚度较薄位置以及边缘铝直接与n基底接触位置,结合实验和TCAD仿真工具,提出在发射极制备后引入Al-p+发射极修饰过程,成功解决了电池发射极漏电问题,提高了电池的效率;本文通过印刷含磷硅墨高温处理制备n+高掺杂背表面场(BSF),通过控制高温过程时间来控制所形成n+区的方阻,以保证制备的n+BSF与Ag电极形成欧姆接触;本文以上述两种技术为基础,采用全丝网印刷技术代替光刻掩膜和激光刻蚀技术,制备完成IBC电池原形器件最高效率达到了 18.14%。本文还结合理论和实验,建立了 IBC太阳电池的二维三维模型,并基于此对IBC太阳电池的前表面场(FSF)、BSF以及发射极进行系统的研究。其中对FSF研究结果表明FSF主要有两个作用:首先是对前表面的钝化作用,前表面掺杂形成少子电化学势能差,阻挡少子向高复合率表面移动,有效降低电池前表面复合;其次是多子横向传输作用,前表面掺杂可以减小多子横向传输的电阻损失。在第七章给出了本文的结论与展望。