硅纳米线作为一种低维的硅材料，有着与体硅或者薄膜硅不同的特性。例如，几纳米量级的硅纳米线，由于其尺寸上的量子限制效应，使得硅纳米线呈现出直接带隙材料的性质，大大提高了硅材料的发光特性及光吸收能力，让硅材料在光学材料领域也有了很好的利用前景。另外，硅纳米线形成的阵列作为一种很好的陷光结构，在整个太阳光谱范围内，有着良好的减反射效果，进一步增强了对光波的吸收利用，加上硅纳米线能够形成径向pn结构，很好地解决了光子的吸收与光生载流子收集在结构上的矛盾，这样，使得硅纳米线成为光伏领域中极为理想的材料。本论文重点研究了:本征硅纳米线与n型磷掺杂硅纳米线在生长形貌与微结构的差异;对比了柔性不锈钢衬底与玻璃衬底上硅纳米线阵列的光学性质;最后将生长的硅纳米线阵列用于硅薄膜太阳电池中，得到初步的器件结果。具体的工作内容分为以下几个部分:　　1，成功利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，在柔性不锈钢衬底、玻璃衬底及单晶硅衬底上制备出本征及掺杂的硅纳米线。生长方式为铟(In)金属纳米颗粒催化下的气-液-固(VLS)生长:把覆盖有氧化铟锡(ITO)的衬底置入PECVD系统，在与H等离子体的反应下，ITO还原成纳米In颗粒，然后原位通入硅烷气体，被分解成的硅原子不断溶入到In液滴中，最后硅过饱和从In液滴析出形成硅纳米线。　　2，首次研究了本征硅纳米线与n型磷掺杂硅纳米线在生长形貌及微结构的差异，生长n型磷掺杂硅纳米线时，由于磷原子的参与，使得液态In金属颗粒中是一个In-Si-P的三相平衡，在磷原子的影响下，n型磷掺杂硅纳米线表现出与本征硅纳米线不同的生长形貌与微结构，经过扫描电子显微镜与高分辨透射电子显微镜测试表明:本征硅纳米线拥有更完美的生长形貌，颈缩程度相对较轻，表面相对光滑，但线体里有着高密度的晶体结构面缺陷，如:孪晶结构;而n型磷掺杂硅纳米线却有着较完美的单晶结构。　　同时，还研究了不同衬底上生长的硅纳米线阵列的差异，经过扫描电子显微镜图片的比较，发现在相同条件生长的硅纳米线阵列，柔性不锈钢衬底上的硅纳米线阵列具有相对较大的线直径与长度，但玻璃衬底上的硅纳米线具有更均匀的尺寸分布与较大的密度分布。此差异产生的原因主要在于:衬底表面的粗糙度影响了In金属纳米液滴分布，从而导致了硅纳米线分布密度的差异，另外由于不同衬底的导热率不同，从而导致了硅纳米线生长速率的差异。　　3，成功将柔性不锈钢衬底上的硅纳米线阵列应用于硅薄膜太阳能电池，首次在柔性不锈钢衬底上，制备了具有硅纳米线阵列pin径向结构的非晶硅薄膜太阳能电池，电池初步的开路电压、短路电流密度及转换效率分别为0.62V、13.63 mA/cm2和3.56％，与同等条件下的平面非晶硅薄膜电池相比，短路电流密度提高了60％。光学反射谱测试表明，在整个太阳光谱范围内，硅纳米线阵列结构非晶硅薄膜电池比平面非晶硅薄膜电池的光学反射率平均减少了近80％。外量子效率曲线也显示出，在550-750纳米光波段，硅纳米线阵列结构非晶硅薄膜电池的量子响应相对于平面非晶硅薄膜电池有很大的增强。　　4，首次在柔性不锈钢衬底上，制备了具有硅纳米线阵列pin径向结构的微晶硅薄膜太阳能电池，电池初步的开路电压、短路电流密度及转换效率分别为0.37 V、13.36mA/cm2和1.48％;经过盐酸处理硅纳米线，去除In金属颗粒后，电池的开路电压、短路电流密度及转换效率分别为0.48 V、13.42 mA/cm2和2.25％，由于减少了In金属颗粒对n硅纳米线与本征层界面的污染，继而降低了其界面处的复合漏电流，使得优化后的电池开路电压得到了大幅度的提高。具有硅纳米线阵列结构的电池同样在整个波段中(400-1100nm)表现出较低的光学反射率(平均在15％左右)。另外，外量子效率谱表面，在630到900纳米波段，硅纳米线阵列结构电池的外量子效率比平面硅薄膜电池有较大的提高。