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纳米锗（nc-Ge:H）具有窄带隙、高吸收系数、高迁移率等优点，应用到太阳电池的吸收层可以有效拓展太阳电池红外波段光谱的吸收。目前关于在硅片上外延生长 Ge和 SiGe的研究有很多，但是所用设备均为分子束外延法（Molecular Beam Epitaxy, MBE）和超高真空化学气相沉积法（Ultra High Vacuum Chemical Vapor Deposition, UHV-CVD），而这些设备造价昂贵，制备nc-Ge:H的成本高，并不利于大规模工业生产。本文采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术，在260℃的温度下，在单晶Si（100）衬底上生长出晶粒尺寸在3-7nm可调的nc-Ge:H薄膜材料，并对nc-Ge:H的制备工艺进行了系统的研究。在此基础上，制备出nc-Ge:H/微晶硅（nc-Ge:H/μc-Si:H）周期性多层薄膜并作为吸收层应用到太阳电池中，使电池的QE响应拓展至1400nm处。具体研究内容包括: （1）研究了不同工艺参数（辉光功率、反应气压、锗烷浓度）对 nc-Ge:H薄膜的材料特性的影响。系统的分析了沉积参数对其形貌、晶化率、沉积速率以及光电性能的影响。研究发现:辉光功率和反应气压的增大可以增大材料的晶化率，进而导致材料表面粗糙度增大，同时长波的吸收系数增大。但是纵向电导由于晶化率的不断增大会先增大后减小。锗烷（GeH4）浓度的增大会降低材料的晶化率，降低表面粗糙度，使材料的长波吸收下降，材料的纵向电导也随着GeH4浓度的增大而减小，但是沉积速率会随之增大，所以从光电性能以及实际操作可行性的角度，GeH4浓度不能过低。 为了抑制nc-Ge:H晶粒的长大和交联，我们在其生长过程中引入μc-Si:H钝化层，并通过周期性结构增加nc-Ge:H薄膜的总厚度，进而实现对太阳光谱的充分吸收。最终，用nc-Ge:H/μc-Si:H多层结构并将其作为太阳电池的吸收层，电池的QE响应可以拓展至1400nm处。说明nc-Ge:H的加入会增加红外波段光的吸收。当外加0.5V的反向偏压时，QE响应有明显的提升，说明 nc-Ge:H的长波吸收能力强，在提高电池效率方面有潜力，改善电学输运性能后有望使电池性能大幅提高。 （2）为了探索nc-Ge:H薄膜的生长机制，我们通过生长不同厚度的nc-Ge:H层证明了用PECVD工艺在低温下Ge的生长并不是遵从S-K模式，而是从非晶到微晶的转变过程。这种生长模式会在生长初期引入孵化层，影响材料的光电特性。对 nc-Ge:H薄膜进行后退火处理可以有效避免孵化层对电学性能的影响,随着退火时间和退火温度的增加，材料的表面粗糙度上升，晶化率升高，长波的吸收系数增大。先在400℃下退火20分钟后升到600℃下退火20分钟可有效提高电学性能。 将退火后的材料应用在太阳电池中，并与PECVD沉积的电池的QE进行比较，发现退火后样品QE最高值达到25％，且在500nm以后的QE响应均有所提高。