微晶硅锗薄膜具有吸收系数高、带隙可调等优点,是非常有前景的叠层太阳电池的底电池有源层材料。但是,随着锗含量的增高,薄膜中的缺陷态增多、光暗电导比降低,阻碍了其在太阳电池中的实际应用。因此,本论文采用VHF-PECVD技术系统地研究了微晶硅锗薄膜的生长机理,分析了材料光电特性随锗含量增加而劣化的原因,并通过引入新的生长工艺、优化沉积参数等方法制备了具有较高光电性能的微晶硅锗薄膜,实现了在太阳电池中的初步应用,为器件质量级微晶硅锗材料和电池的制备奠定了实验基础。本论文的主要研究内容和成果如下:　　 首先,采用SiH4+GeH4、SiH4+GeF4和Si2H6+GeF4三种不同的反应源气体系统地研究了微晶硅锗薄膜的生长机理。通过对微晶硅锗薄膜中锗的融入速率、结构特性及光电特性的研究,分析了不同源气体微晶硅锗薄膜的生长机制,发现:SH4和GeH4生长的微晶硅锗薄膜有较高的光敏性,但是材料的结构随锗增加而趋于非晶化;GeF4可以起到促进薄膜晶化的作用,但在生长高锗含量薄膜时,GeF4的加入会使薄膜中的缺陷态数量增多。此外,我们以SiH4和GeH4为源气体,系统地研究了衬底温度、辉光功率、沉积气压和气体总流量等沉积参数对微晶硅锗薄膜结构和光电特性的影响。我们发现:升高衬底温度有助于促进薄膜中纵向(220)晶向的生长,使薄膜趋于有序生长;随着馈入功率的增加,薄膜的结构有序度逐渐增加,但当功率超过一定值后,正离子对薄膜生长表面的轰击增强,增加了缺陷态生成的几率并引起薄膜的光电特性劣化;随气体总流量增加,薄膜的生长速率增加、锗含量增加,同时薄膜的晶化率逐渐减小;而沉积气压的选取不仅要考虑电极间距,而且与总反应气体的浓度、辉光功率的大小密切相关。通过对沉积参数的优化得到了适于太阳电池制作的微晶硅锗薄膜有源层材料的基本参数。　　 其次,我们引入了新的生长工艺和方法来改善微晶硅锗薄膜纵向生长的微结构,包括:选择不同绒度的衬底、预置生长籽晶层和混合锗源(GeH4和GeF4)生长的方法。我们发现:在弹坑状绒面衬底上生长微晶硅锗薄膜能促进薄膜初期的晶化生长,获得表面致密的薄膜:预置生长籽晶层可以在一定程度上改善微晶硅锗薄膜的纵向生长不均匀性,且不同晶化率的籽晶层对不同锗含量薄膜纵向均匀性调节的尺度不同;混合锗源的方法中,少量GeF4可以起到刻蚀薄膜生长表面弱键的效果,生长的微晶硅锗薄膜既有较好的纵向微结构一致性,又具有较高的光敏性。　　 再次,我们采用氦氢气体混合稀释的方法生长微晶硅锗薄膜。在等离子体中,氮被电离或被激发到亚稳态,通过潘宁电离效应和激发转移的机制可以使反应空间中产生大量的原子氢。当氢气流量恒定,逐渐增加氦在稀释气体中比例时,使薄膜生长的过程中基团在生长表面的扩散长度增大,薄膜生长趋于有序。这种方法避免了单纯增加氢气时,薄膜的光敏性大幅度劣化的问题。对应一定浓度的反应气体,通过优化氦氢气体混合比,获得了具有较好的纵向生长均匀性和光电特性的微晶硅锗薄膜。　　 最后,选取有较好特性的微晶硅锗薄膜初步应用于太阳电池中。当有源层的厚度约为7500A时,20％Ge含量的微晶硅锗薄膜制备的电池转换效率达到4.5%;各锗含量的微晶硅锗薄膜电池的短路电流均在21mA/cm2以上;随着吸收层中锗含量的增加,太阳电池的开路电压减小,且对长波区域的吸收增强。