随着能源需求的日益紧张,太阳能由于清洁、可再生等特点,成为未来能源发展的重要方向。薄膜化是降低太阳能电池成本的一种有效方法,薄膜太阳能电池技术也因此越来越受到人们的关注。近年来随着电池制造业的发展,非晶硅（a-Si）、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池已经实现了产业化,占据了薄膜太阳能电池的主要市场,新兴的钙钛矿材料也成为近年来太阳能电池研究的热门。但从环境友好和资源的可持续发展角度考虑,仍需要寻找一种安全稳定无毒且储量丰富的薄膜太阳能电池替代材料。硅化钡（BaSi₂）,由地壳储量丰富的元素组成,具有合适的禁带宽度（1.3 eV）,和CIGS相当的吸收系数以及更大的少数载流子寿命和扩散长度等参数,可用于提高太阳能电池的性能,在薄膜太阳能电池应用方面有较大的潜力。本论文针对目前分子束外延技术（MBE）成本高、速率慢和溅射技术导致的薄膜配比失衡、结晶性差的问题,提出了利用双源磁控共溅射在Si衬底上生长BaSi₂薄膜的方法,获得了高质量的BaSi₂外延薄膜;并尝试了通过脉冲激光沉积法在非硅衬底上进行BaSi₂多晶薄膜的生长研究;此外还探索了基于BaSi₂的太阳能电池器件的制备,具体如下:（1）双源磁控共溅射法制备外延BaSi₂薄膜。通过使用单独的Ba靶和Si靶代替了BaSi₂合金靶,在薄膜生长过程中可以准确控制Ba与Si的速率,进而控制硅钡原子的化学计量比,抑制杂相的生长,提高薄膜的结晶质量。并通过控制变量的方法,研究了衬底温度和溅射速率比(R_Ba/R_Si)对BaSi₂薄膜质量的影响。实验结果表明,我们通过双源磁控共溅射的方法,在T_S=550°C和R_Ba/R_Si=3.6的生长条件下,成功制备出了和MBE质量相当的a轴取向的BaSi₂外延薄膜,沉积速率相比MBE提高了约一个数量级。说明双源磁控共溅射是一种快速制备高质量BaSi₂外延薄膜的有效方法。（2）脉冲激光沉积法（PLD）制备多晶BaSi₂薄膜。脉冲激光有着更高的能量,可使靶材瞬间气化并增加粒子基团的能量,能够使得薄膜的化学计量比和靶材有更好的一致性,提高薄膜质量。我们使用BaSi₂靶材,在透明衬底上制备了BaSi₂薄膜并研究了衬底温度对BaSi₂薄膜质量的影响。实验结果表明,在SiO₂、Si/SiO₂和CaF₂衬底上都成功生长出了多晶BaSi₂薄膜。对透明衬底上沉积的BaSi₂薄膜进行光学性能测试,得到了超过10⁵ cm^-1的吸收系数、1.32 eV的带隙宽度和12.5 mA/W的光响应结果,这些优异的光学性能都显示出了BaSi₂作为一种薄膜太阳能电池替代材料的应用潜力。（3）BaSi₂异质结和肖特基结的制备与探究。我们首先讨论了基于BaSi₂的同质结、异质结和肖特基结这三种BaSi₂太阳能电池的基础结构,指出制备高效BaSi₂太阳能电池所需要解决的关键问题是能带匹配和界面工程。接着我们以本征BaSi₂薄膜为基础,进行了n-BaSi₂/p-Si异质结和Ag/n-BaSi₂肖特基结的制备和研究工作,从这两种结构中均得到了明显的整流特性,为BaSi₂薄膜太阳能电池结构的设计及制备提供了参考。