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经过数十年的发展,光伏发电已经成为最具有市场竞争力的可再生能源之一。光伏技术目前发展的主要挑战在于进一步降低成本和提高效率。在太阳电池的诸多结构中,钝化接触结构能够同时提供优异的钝化性能和良好的电学接触,被认为是制备太阳电池最理想的设计。目前的高效率晶硅太阳电池,无论是基于Si Ox/Poly-Si的TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact器件制造的硅片采用太阳电池还是利用i-a-Si/p-a-Si的SHJ（Silicon Hetero Junctions）太阳电池均采用了这一设计概念。但是,传统钝化接触结构中采用的掺杂、高温退火等工艺不仅会引入俄歇复合和寄生吸收等物理效应,也会增加器件制备的热预算,抬高成本。相反的,利用自身功函数特性和能带结构来调控硅表面载流子浓度的非掺杂异质结可以有效规避这些问题,故而受到研究人员的重点关注。同时,由于金属氧化物具备较大的功函数取值范围和合适的能带结构,被广泛应用于非掺杂异质结钝化接触结构的制备。但是非掺杂异质结钝化接触仍然存在一系列的问题。在钝化方面,以电子传输材料氧化钛为例,现有的原子层沉积、磁控溅射、等离子体化学气相沉积等制备方法,要么成本较高、要么制备的氧化钛薄膜钝化性能有限,因此亟待开发新的制备方法。在接触方面,由于整流效应的存在,空穴传输材料和硅基底形成的肖特基异质结的比接触电阻难以用传统的Cox＆Strack法（CSM,Cox＆Strack Method）和转移长度法（TLM,Transfer Length Method）测量。此外,以过渡金属氧化物为代表的空穴传输材料,内部存在大量缺陷态,会对载流子的输运产生显著影响。同时,过渡金属氧化物的功函数也会受到外界环境的影响,甚至会导致S型的光态IV曲线,严重影响器件效率。本文从钝化、接触和输运特性三个角度,对金属氧化物非掺杂异质结钝化接触领域现存的问题进行了系统研究。在钝化方面,针对现有氧化物制备方法钝化性能和工艺成本难以兼容的问题,开发了一种简单的低温氧化（LTO,Low-temperature Oxidation）的沉积方法来制造具有高钝化性能的氧化物薄膜。以氧化钛为例,通过该工艺,氧化钛薄膜的钝化质量可以得到很好的控制,载流子表面复合速度低至13.7 cm/s。优质的钝化性能主要归功于Ti-O-Si键的化学钝化和LTO-Ti Ox薄膜与硅衬底的能级匹配。然后,将低功函数材料Li Fx插入背电极与Ti Ox之间,调节Si衬底的表面能带结构,进一步改善界面接触性能。将LTO-Ti Ox/Li Fx电子选择性钝化接触集成到太阳电池中,太阳电池的器件参数得到全面改善,即Voc从592 m V提升到639 m V、Jsc从35.12 m A/cm~2提升到36.91 m A/cm~2和FF从77.20%提高到79.74%,光电转换效率从16.1%增加到18.8%。结合模拟分析表明,基于低温氧化法的太阳电池的潜在效率高达22%以上,并给出了详细的效率提升技术路线图,证明了低温氧化工艺制备的钝化薄膜在非掺杂异质结太阳电池中具有很大的应用潜力。在接触方面,针对非掺杂肖特基异质结比接触电阻难以精确测试的问题。开发了一种扩展的Cox＆Strack法:利用Chueng法将肖特基异质结的串阻和整流效应分开,结合传统的Cox＆Strack法来计算比接触电阻。以Mo Ox/n-Si肖特基异质结的比接触电阻测试为例,利用TLM和扩展的CSM的对c测试过程进行了对比研究。我们的实验结果显示,对于10、20和30 nm厚的Mo Ox样品,通过扩展的CSM测试得到的c值分别为55、160和317 mΩ·cm~2,其变异系数（标准偏差和平均值之比）相分别为27.6%、31.3%和17.4%。而TLM测试中,10、20和30 nm厚的Mo Ox样品接触电阻分别为159、245和395 mΩ·cm~2,而变异系数分别为23.5%、40.9%和20.6%,总体上大于扩展的CSM。通过Silvaco模拟也可以推导出相似的比较结果,体现了我们开发的扩展的CSM模型对提取c的有效性。除了测试精度与优于TLM,扩展的CSM还避免了TLM模型中电流在电极下分布不均匀的问题。同时,扩展的CSM可以兼容光刻工艺,能够获得更高的样品几何精度,而且能测试各种不同导电性的空穴输运材料与n型硅构成的肖特基异质结的比接触电阻。在输运特性方面,针对Mo Ox材料内含有大量缺陷态且功函数变化幅度大,对器件性能有本质影响的问题。以叉指背电极太阳电池为器件载体,研究了Mo Ox/a-Si/c-Si异质结和Li Fx/a-Si/c-Si异质结,在不同电压下对硅表面能带和载流子浓度的调控能力。然后通过参数遍历的方式,我们研究了Mo Ox不同缺陷态密度和功函数对载流子输运特性以及器件光态IV特性的影响。发现过低的缺陷态密度会导致出现S型光态特性曲线,这是因为陷阱辅助隧穿直接依赖缺陷态密度。从Mo Ox功函数来分析,在Mo Ox功函数小于5.3 e V时,太阳电池开压会随着功函数的提高而增大。在Mo Ox功函数大于5.3 e V时,增加的功函数可以提高光态IV特性的质量,减少S型曲线的出现。在Mo Ox功函数大于等于5.7 e V时S型曲线会消失,这是因为a-Si的价带顶和Mo Ox的导带底发生了交叠引发了带带直接隧穿。围绕着非掺杂异质结领域在钝化、接触、输运三个方面现存的问题,开发了低温氧化法来制备高性能的氧化物钝化膜,扩展了Cox＆Strack法来测试肖特基异质结的比接触电阻,并通过TCAD仿真研究了过渡金属氧化物缺陷态密度和功函数对载流子输运特性以及器件光态IV特性的影响。尽管我们对上述非掺杂异质结钝化接触的现存问题进行了有针对性的研究。但仍存在一些亟待解决的难题,如复杂肖特基异质结中比接触电阻测量的物理模型的抽象,过渡金属氧化物中缺陷态分布的实验测试等。我们也对这些问题进行了讨论。