晶硅太阳电池在目前的光伏市场上占据了主导位置,提高电池的光电转换效率是降低晶硅电池度电成本的有效途径之一。背接触异质结硅太阳电池（Interdigitated Back Contact Silicon Heterojunction,IBC-SHJ）结合了背接触结构和异质结结构的优势,是目前为止效率最高的单结晶硅太阳电池结构。然而,由于背接触异质结电池制备工艺及结构的复杂性,目前仍未实现大规模量产。而且当前对于前表面的钝化机理、器件物理特性、电池工艺及结构优化的研究鲜有报道。本论文以背接触异质结电池为研究对象,对其器件结构、工艺及物理特性进行了研究,借助三维半导体模拟软件对电池的结构参数进行了理论分析,并采用光刻和硬掩膜的方法制备了电池,提出了钝化背接触异质结电池及背接触混合结电池的新结构,并分别对两种新结构电池进行模拟和实验制备。本论文的主要研究成果如下:首先,基于器件模拟研究了背接触异质结电池的背面结构参数如表面复合速率、掺杂非晶硅的间隙宽度、掺杂浓度等,以及前表面结构如n型非晶硅的禁带宽度、掺杂浓度、氮化硅固定电荷密度等对电池性能的影响,并对电池内部的载流子输运特性及电池衬底选择进行了分析。研究结果表明:掺杂非晶硅的间隙宽度、厚度和重复单元的宽度越小越有利于电池效率的提升;增加p型非晶硅的栅线宽度对短路电流和填充因子有积极影响;减小表面复合速率,特别是前表面的复合速率,可以使电池效率获得提升;提高前后表面掺杂非晶硅的浓度,电场强度也获得提高,载流子的输运行为发生改变,前表面钝化特性及背面的收集效率得到增强;电池内部的光生载流子数随着n型非晶硅的禁带宽度增大显著增加,使得短路电流增大,电池效率提高;氮化硅固定面电荷密度是影响场钝化的根本原因,电荷密度达到1012 cm-2可以获得良好的钝化效果。其次,通过实验探索了本征非晶硅的钝化工艺,对掺杂非晶硅的掺杂浓度及电导率进行了研究,分析了制备工艺对钝化性能的影响,提出了背面图形化的形成方案,采用光刻和硬掩膜两种工艺方案制备背接触异质结电池,并对退火温度及前表面结构的影响进行了研究。实验结果表明:本征非晶硅钝化工艺窗口狭窄,选择适合的沉积功率、腔室温度、压强以及气源流量才能获得较好的钝化效果;在一定实验条件下,掺杂非晶硅的掺杂浓度可以达到1018cm-3,电导率随着掺杂量的增加先增加后下降;氮化硅和铟锡氧化物的沉积会破坏原有的钝化性能,初期钝化质量的提高对于提升电池效率尤为重要;腐蚀i/p型非晶硅时HF:HNO3:H2O的浓度比应控制在1:10:8或1:10:9,腐蚀时间18～23 s,电池可获得良好的图形结构;采用光刻的方案,制备出了效率为16.46%的背接触异质结电池,电池效率随着退火温度的升高先升高后降低;前表面钝化质量越高,电池性能越好;利用硬掩膜工艺制备出了效率为14.39%的背接触异质结电池,硬掩膜的方案实现了电池的无光刻制备,极大简化了制备的工艺,制造成本有效降低,对推动背接触异质结电池的产业化具有一定意义。最后,为了解决背接触异质结电池中非晶硅掺杂浓度低的问题,提出了钝化背接触异质结电池及背接触混合结电池,模拟了两种电池的掺杂浓度、多晶硅禁带宽度及硼扩散深度对电池性能的影响,并在实验上对电池相关的制备工艺进行了研究。模拟结果表明:对于钝化背接触异质结电池而言,多晶硅的掺杂浓度及禁带宽度的提高对于提升电池效率有积极作用;对于背接触混合结电池而言,硼扩散深度越大电池效率越低,电池开路电压随着掺杂浓度先增大后减小。实验结果表明:高温退火使得多晶硅掺杂浓度显著提升,前表面应用n型多晶硅可以获得良好的钝化效果,采用光刻制备的背接触异质结电池效率达到了 16.89%;而对于背接触混合结电池,硼扩散后电池前表面钝化性能衰退,没有扩散前场的电池效率为16.67%,电池的填充因子达到75.59%。