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InGaN材料以非常优秀的光伏特性引起了广泛的关注,其具有0.65～3.42 eV可调的带隙,高吸收系数,高抗辐射能力等优点,使InGaN太阳电池具有巨大的发展前景。故本文对InGaN太阳电池进行了较为系统的研究和分析,取得的主要研究成果如下:1、采用数值模拟的方法,从太阳电池的收集效率、I-V特性、内建电场和载流子输运等方面进行分析,研究了各个参数对InGaN p-i-n同质结太阳电池性能的影响规律及其内在机理。模拟结果表明虽然少数载流子寿命越长,电池的转换效率越高。但是对于低铟组分,器件内部光生载流子不足同样限制了太阳电池转换效率。当铟含量为60%左右时,转换效率达到最大值。当前表面复合速率大于104 cm/s,电池效率会急剧下降,而背表面复合速率即使高达107cm/s也对电池转换效率没影响。还发现InGaN电池达到最佳转换效率的各参数会随着铟(In)组分(x)的不同而不同。对于低In组分的InGaN电池,p型掺杂浓度可以更低,p层厚度也可以更薄。p层空穴浓度的增加会使InGaN太阳电池转换效率先增加后略微下降。当p层空穴浓度很低时,收集效率降低以及串联电阻增大共同导致了转换效率降低。模拟结果还表明,p层厚度越薄,沿平行于pn结的载流子横向输运的比重逐渐增大;同时横向输运的截面积减小,p层载流子横向输运受到的阻碍就越大。随着p层厚度的减薄,p层横向串联电阻的增大是导致转换效率降低的主要原因。2、在同质结的基础上对InGaN异质结太阳电池进行模拟优化分析。在模拟优化的过程中发现p-GaN/i-In0.6Ga0.4N/n-GaN异质结太阳电池的光电转换效率非常低是由于其异质界面存在陡峭的界面势垒,导致光生载流子大量复合。通过在GaN与In0.6Ga0.4N之间插入In组分梯度为5%的In组分渐变层,异质结电池的短路电流密度由0提高到27.6 mA/cm2。优化后的渐变层异质结太阳电池转换效率高于同质结太阳电池,而且随着In组分的增加,渐变层异质结太阳电池的转换效率与同质结太阳电池的转换效率的差值越大。在对异质结太阳电池进行优化的过程中还发现:当前表面复合速率非常大时,渐变异质结太阳电池的转换效率不会随着前表面复合速率的增大而急剧降低,异质结太阳电池比同质结太阳电池对前表面缺陷更不敏感。3、分析了温度和太阳数对In0.35Ga0.65N/GaN多量子阱(MQWs)太阳电池光电性能的影响,测试结果表明温度越高,In0.35Ga0.65N/GaN MQWs太阳电池的转换效率越低;结果还表明随着太阳数从1个减少到0.03个的过程中,MQWs太阳电池转换效率的降幅为15.6%,而同等测试条件下硅太阳电池转换效率的降幅达到了 31.1%。MQWs太阳电池比Si太阳电池具有相对更好的弱光响应。此外,转换效率会随着In0.15Ga0.85N/GaNMQWs太阳电池的电致发光下(EL)主波长的增加(444 nm至452 nm)而增大。