离子注入作为一种常用的半导体掺杂技术，由于其掺杂均匀可控、便于图形化掺杂和简化电池生产工艺等特点，近年来在高效晶体硅太阳电池中得到了广泛的认可，并在生产中逐渐得到应用。但离子注入过程会引入难以消除的注入缺陷，离子注入后的高温退火过程容易造成硅衬底材料体寿命降低，此二者都会引起载流子复合的增加，影响太阳电池的转换效率。为研究离子注入影响太阳电池特性的微观机制并提高离子注入太阳电池性能，本文从注入缺陷对发射极复合的影响和注入后高温退火对硅衬底体复合的影响两个方面对离子注入在高效晶体硅太阳电池中的微观机制进行了研究，通过制作硼离子注入发射极和p型离子注入太阳电池对离子注入在太阳电池中的应用进行研究，得到了以下创新结果:　　(1)通过对硼(B)注入发射极在不同退火温度下电学特性进行研究，得到离子注入产生的缺陷随退火温度变化的规律，注入损伤会随着退火温度的升高而逐渐减少但难以得到完全消除，在1050℃高温退火后，注入损伤仍然存在。探索了一种使用椭偏光谱(SE)表征离子注入损伤程度的方法，并使用多种表征手段及软件模拟，对B注入产生的缺陷及其演化进行研究，发现硼硅团簇(BIC)是B注入产生缺陷的主要存在形式，BIC吸收了大量注入过程中产生的硅自间隙原子，具有电活性，是引起发射极复合的主要原因。　　(2)通过对不同硅片进行高温热处理，发现p型硅片和n型硅片在热处理温度分别达到800℃和900℃以上时会出现硅片少子寿命下降的情况。将退火后的冷却方式由快速冷却改为缓慢冷却，可以有效避免这一现象的产生。通过对氧相关缺陷和金属杂质进行研究，发现铁沉淀的激活是高温退火过程引发少子寿命下降的主要原因。　　(3)使用P扩散的方法对n型单晶硅片进行吸杂处理，并将其应用在硅异质结太阳电池上。通过对P扩散吸杂的扩散温度、扩散时间等条件进行研究，得到了最优化的P扩散吸杂条件（840℃10分钟）。P扩散吸杂使硅片中的铁杂质浓度由3.1×1015cm-3降低为3.1×1014cm-3;硅片少子寿命由250μs、590μs、1000μs提高到1000μs、1800μs、2600μs;硅异质结太阳电池的转换效率由21.2％、21.5％、22.1％提高到22.4％、22.4％、22.5％。　　(4)使用TCAD软件模拟结合实验对B注入发射极的设计和制作进行了详细的研究，确定了40Ω/□～200Ω/□方阻范围内B注入发射极的离子注入条件及退火条件，并对B注入发射极的掺杂分布、结深和表面浓度进行了实验表征。通过对比实验得到相同方阻的绒面硅片与抛光硅片在注入剂量上的差异，并研究了不同退火气氛条件对B注入发射极方阻的影响。使用离子注入取代扩散掺杂工艺制作了p型单晶硅太阳电池，对常规热处理和快速热处理两种退火方式进行了比较，利用浅结发射极对太阳电池性能进行优化，达到了18.3％的转换效率。