InGaN合金材料的禁带宽度可随In组分的变化从0.7eV连续变化到3.4eV，几乎与太阳光谱完美匹配。InGaN材料这一独特性质使之成为非常理想的全光谱高效太阳能电池材料。目前，InGaN太阳能电池的研究已成为国际上高效太阳能电池研究领域的前沿热点研究方向。然而，人们对InGaN太阳能电池的研究还处于初期阶段，从InGaN太阳能电池的结构设计、材料的异质外延生长、器件工艺等方面都存在诸多的问题有待研究和解决。本论文以InGaN太阳能电池研制过程中所面临的一些关键科学技术问题作为研究对象，主要围绕InGaN太阳能电池的结构设计、材料生长、器件工艺以及器件测试分析等方面开展研究工作。　　本论文的主要研究内容包括:i)InGaN/GaN多量子阱和InGaN双异质结太阳能电池理论模拟与结构设计;ii)GaN、InGaN的P型掺杂研究;iii) GaN、P型InGaN欧姆接触研究;iv)太阳能电池结构材料的生长和器件工艺研究。本论文所取得的主要研究成果如下:　　1)率先开展了P-GaN/InGaN-GaN MQWs/N-GaN太阳能电池模拟计算工作。通过拟合发现电池的光电转换效率随InGaN/GaN多量子阱个数的增加呈指数增加;对P-GaN/i-InGaN/N-GaN太阳能电池而言，光电转换效率也随InGaN厚度的增加呈指数增加，两者均可用函数表示为:η=ηmax-(ηmax-ηpn)·rT。其中ηmax为电池可达到的最高光电转换效率，ηpn为没有i层材料时电池的光电转换效率，T为量子阱个数或InGaN层材料的厚度，r为取值在0～1之间的实数，与电池材料和结构有关。通过模拟计算，优化设计出InGaN/GaN多量子阱太阳能电池结构的参数为:量子阱为15个周期，InGaN阱In组分为40％，电子、空穴浓度分别为5×1018cm-3和5×1017cm-3，势垒厚度为5nm～10nm，阱宽为3nm～4nm。优化设计出P-GaN/i-InGaN/N-GaN太阳能电池的结构参数为:厚度为100nm，In组分为30％，电子、空穴浓度分别为5×1018cm-3和5×1017cm-3。为提高太阳光的利用率，电池在制作过程中可使用背反射层。　　2)用低温光致发光谱研究了Mg在In0.18Ga0.82N中的激活能，发现在In0.18Ga0.82N中Mg的激活能级位于价带项110meV处。通过研究In组分分别为8％、12％和16.5％的P-InGaN样品，结果表明P-InGaN的空穴浓度随In组分升高而增加，随背景电子浓度的增加而减小。研究了退火条件对掺Mg InGaN和GaN空穴浓度的影响，通过优化退火条件制备出空穴浓度高达4.82×1018cm-3的P-In0.165Ga0.835N材料，空穴浓度为3.88×1017cm-3的P-GaN材料。　　3)开展了GaN和P-InGaN欧姆接触的研究。结果表明退火气氛、退火温度、退火时间和合金厚度等参数对欧姆接触性能有重要影响。通过优化退火参数，制备出比接触电阻率为3.53×10-6Ωcm2的N-GaN欧姆接触，比接触电阻率为1.43×10-3Ω·cm2的P-GaN欧姆接触和比接触电阻率为2.6×10-4Ω·cm2的P-In0.165Ga0.835N的欧姆接触。　　4)开展了InGaN太阳能电池结构材料的外延生长研究。研究表明随着生长温度的升高，InGaN中的In组分降低，但晶体质量有所提高。在P-GaN/InxGa1-xN/N-GaN结构材料中，In0.11Ga0.89N和In0.15Ga0.85N层材料的螺位错密度分别为5.11×108/cm2和4.19×108/cm2。研究了InGaN/GaN多量子阱太阳能电池结构材料的生长，HRXRD测试结果表明切换生长阱与垒时停顿20s可提高多量子阱材料的质量和界面的平整度。　　5)设计并研制出方形、圆形、叉指和网栅形状的P-GaN/In0.11Ga0.89N/N-GaN太阳能电池原型器件。研究表明圆形器件光电转换效率优于其它形状器件，圆形器件在AM1.5G光照下光电转换效率为0.39％，在AM0光照下光电转换效率为0.52％。P-GaN/5×In0.27Ga0.73N-GaN/N-GaN太阳能电池在AM1.5G光照下光电转换效率为0.45％，在AM0光照下光电转换效率为0.68％。