纳米偶极子太阳电池是一种全新概念的器件，这种器件最重要的特点在于光生载流子分离电场由均匀分布在强光伏吸收材料中的小颗粒（如纳米颗粒）的电偶极子矩阵来产生。理论上纳米偶极子器件最大极化电场可达105 V/cm，是普通pn结器件电池内建电场(104V/cm数量级)近10倍，因此，这种器件具有实现大开路电压和短路电流的极大潜力。在这种潜力的驱动下，我们从实验的角度对这种器件的可行性和机理进行了研究。我们采用了热相分离法来实现纳米偶极子薄膜的吸光材料和纳米偶极子颗粒组成的两相结构。通过压电力显微镜研究，我们在这种方法制备的铁电半导体混合薄膜中找到了纳米偶极子存在的直接证据。我们还设计并制备出了“ITO/纳米偶极子薄膜/ITO”对称结构的偶极子电池，通过对该结构器件进行外加电场测开压实验发现了纳米偶极子电池开压随外场变化的电滞现象，该现象不能为传统pn结器件理论所解释。另外，我们首次证实并报道了纳米偶极子薄膜作为具有光伏效应的材料，实验室电池效率达到8.81％，该效率为目前世界上该种电池的最高效率。本论文以纳米偶极子器件机理验证研究为主线索展开，主要创新点描述如下:　　第一，采用CdS和CdTe粉末混合热压法制成的混合靶材溅射生长CdSTe化合物薄膜，并采用热相分离的方法将薄膜在400℃、氮气氛进行1小时退火来实现CdS纳米偶极子镶嵌于CdTe吸收层的纳米偶极子薄膜结构。　　第二，通过优化CdSTe纳米偶极子薄膜制备参数（薄膜沉积温度、沉积气压、沉积厚度、退火气氛、退火温度、退火时间等）我们得出能制备出结晶性好、硫含量高、薄膜中硫以六方CdS或富硫CdSTe化合物形式存在的优化原则，在180-300℃、2-4Pa沉积条件范围内找到了相对优化的制备参数（沉积温度291℃、沉积气压2Pa，退火条件为400℃、氮气气氛、1小时）。　　第三，通过压电力显微镜扫描测试后，我们找到了纳米偶极子存在的直接证据:薄膜在氮气退火后存在明显的畴壁结构;强压电特征材料富集于晶粒边界，且该材料的定点扫描中出现电滞回线现象。　　第四， X射线衍射数据、扫描电镜SEM数据、能谱EDS数据、以及透射电镜TEM分析，证实CdCl2∶ N2退火后的薄膜确实分离出了两相结构:富硫相和富碲相结构;其中颗粒状结构的地方测定为六方纤锌矿结构的CdS0.97Te0.03，另一相多晶结构测定为立方闪锌矿结构的CdS0.05Te0.95。　　第五，创新性地设计了ITO/CdS纳米偶极子CdTe吸收层/ITO结构纳米偶极子电池，通过对比传统FTO/CdS/CdTe/Cu/Au结构的pn结电池做加电场测开压实验后，发现纳米偶极子电池异于常规pn结电池的开压电滞现象;另外，通过外加电场测开压稳定性实验，我们发现偶极场不仅可被外场调制而且可被稳定极化。　　第六，我们制备出了并首次报道以纳米偶极子薄膜为吸光材料、结构为“ITO/CdS纳米偶极子-富碲CdSTe化合物混合薄膜/Cu/Au”的电池，目前该电池的最高效率已达到8.81％。对比在同样的基片温度和沉积气压以及退火的条件下制备FTO/纯CdTe/Cu/Au结构纯CdTe电池的IV曲线，发现纳米偶极子薄膜电池有更优越的光伏表现，不仅开压比纯CdTe电池高出1/3，电池效率更是纯CdTe电池的近两倍。　　本论文重点讨论了纳米偶极子电池的结构和偶极子极化特征，以帮助理解纳米偶极子器件里纳米偶极子效应的深层机理，同时也证明了纳米偶极子电池的可行性。希望我的工作能够为实现具有大电流和开压的铁电、半导体复合纳米偶极子器件探索出一条光明的道路。