随着传统能源的日益减少和社会发展对能源需求的日益增加，太阳能作为一种取之不尽的绿色可再生能源，越来越受到人们的重视。太阳能电池通过把太阳能转换为电能，是一种高效利用太阳能的重要方式。　　传统硅基太阳电池难以突破单结太阳电池的Shockley-Queisser(S-Q)的极限效率，短波和长波光子由于热化和透过损耗损失掉了很多能量。热化损耗是指光子能量大于电池带隙宽度的光子被吸收后，多余的热量转变成热;透过损耗是指光子能量低于电池带隙宽度的光子不能被电池吸收，直接透过电池。　　为了充分利用太阳光光谱，突破Shockley-Queisser(S-Q)的极限效率，科学家提出了中间带太阳电池的概念。所谓中间带太阳电池，是在原电池材料的禁带内引入中间带，作为接力站，使得两个低能量的光子通过接力的跃迁方式，使电子从价带激发到导带，增加了太阳光谱中长波长光子的吸收;理论上对于拓宽全光谱响应有重要意义。　　有研究表明，对于硅基中间带太阳电池，随着母体材料带隙的增加，相应的中间带电池效率逐渐增加。当带隙从晶硅(1.12eV)增加到非晶硅(1.7eV)，极限效率从54％增加到62.47％，接近最佳带隙对应的极限效率。因此，研究非晶硅中间带电池具有广阔的前景。　　本论文以高浓度掺杂Ti的非晶硅薄膜材料作为研究对象，重要研究了材料生长工艺、结构特性、光电性能、热电性能、TCR特性等之间的相互影响和关联，试制了晶硅及非晶硅薄膜中间带太阳电池原型器件，得到了初步的研究结果。　　本论文主要的工作内容包括以下几个部分:　　1.利用磁控共溅射方法制备了超过Mott极限的高浓度Ti掺杂非晶硅薄膜材料，对于不同Ti浓度的非晶硅薄膜的结构和光电性质进行了研究，发现在Ti含量2％的时候，存在一个转折点:当Ti含量低于2％时，Ti主要分布在带隙中央补偿悬挂键，此时光学带隙变化不大而室温电导率提高好几个量级;当Ti含量较高时，Ti主要分布在带尾态，造成光学带隙急剧下降。这说明Ti在一定浓度时有补偿悬挂键的作用。　　2.在氢氩混合气氛中利用磁控溅射方法制备出a-Si∶ Ti(H)薄膜，并对薄膜的结构和光电性质进行了深入分析。氢的引入扩展了薄膜的带隙，减少了带尾态。我们发现薄膜的光敏性随氢氩比的变化不是单调的，而且非故意引入的氧对薄膜的光敏性也有很大的损伤。本文生长的a-Si∶ Ti(H)薄膜在rH=0.3时有较高的光敏值8。　　3.介绍了a-Si∶H(Ti)薄膜在非制冷微测热辐射计方面的应用潜力。研究了薄膜电阻率，TCR，M值及其相关影响因素，发现随Ti含量的增加，电阻率和TCR下降，而M值增加。磁控溅射的本征氢化非晶硅的TCR值可达到-3.42％/K，但是电阻率太高，会引起高的热噪声，因此需要通过合适的掺杂，使TCR，电阻率达到最佳值。最后通过综合考虑TCR，M和电阻率这几个参数，发现Ti含量3.5％的薄膜性能最佳，此薄膜的TCR为-1.134％/K，电阻率为47Ω.cm，M值为0.165。　　4.在玻璃衬底上，制备了以磁控溅射生长的a-Si∶H及a-Si∶ Ti(H)薄膜作为吸收层的p-i-n结构薄膜太阳电池原型器件（面积7mm×7mm）。在a-Si∶H中重掺杂Ti后，电池的开路电压显著下降，由0.18V降至0.036V;短路电流密度也下降为原来的一半，总的电池效率下降了近16倍。开压的显著下降可能与Ti在非晶硅中形成的深能级杂质带直接参与电输运有关。　　5.针对中间带太阳电池的难点提出了未来的研究思路。在改进新型结构方面，可以利用径向纳米结构光厚电薄的特点提高光吸收和载流子收集效率;也可以利用Ⅱ型量子点结构，快速分离电子和空穴。此外，也可以寻找新的中间带候选材料，实现拓宽太阳光谱响应范围。