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氧化铟锡(ITO)薄膜作为透明电极广泛应用于现代各种光电子器件中，如液晶显示、触摸屏幕以及太阳能电池等。ITO薄膜的透过率、反射率、表面电阻以及与半导体材料之间的接触势垒等参数决定了其在上述应用中的整体性能。目前被广泛采用的ITO薄膜制备方法包括溅射、蒸发、化学气相沉积、溶胶-凝胶以及喷射热分解等。至今人们仍在不断尝试各种新的制备方法和工艺来改善ITO材料性能，如低反射率ITO纳米纤维透明电极的制备。深入研究ITO薄膜的生长机制提高薄膜性能并以此构造新型光电器件无疑会进一步拓宽ITO薄膜的应用空间，为该领域的研究发展提供新的途径。本文研究了磁控溅射生长ITO薄膜的机制，制备了可用于晶片键合的超薄平整ITO薄膜及具有抗反射特性的纳米结构ITO薄膜，并将其应用于太阳能电池构造中，改善了器件性能。论文主要研究内容及创新点如下: 1.利用磁控溅射方法，通过优化生长条件，得到了可用于晶片键合的超薄平整ITO薄膜。针对本论文工作中采用的溅射设备，我们实验论证了各种生长参数（如溅射功率密度、腔室压强、衬底温度等）对ITO生长速率、透过率及导电特性的影响。根据得到的ITO薄膜生长规律，通过优化工艺参数，我们制备了约20 nm厚，均平方根粗糙度为0.62 nm的ITO薄膜。该薄膜的这些特性拓宽了其应用空间，为构造新型光电子器件奠定了基础。 2.根据ITO材料晶格生长竞争机制，利用RF磁控溅射方法，国际首次实现了ITO材料的异向生长，得到了一种具有抗反射特性的表面纳米渐变结构。我们发现改变溅射生长工艺条件，ITO薄膜材料中占主导的晶格生长方向会发生变化，根据这一特性，通过提高溅射离子的能量及其在衬底表面的移动距离，使得ITO材料在薄膜表面某些位置垂直向上生长，呈现纳米渐变的三维锥形结构。为了得到最优化的ITO薄膜性能，我们对比研究了不同衬底温度对纳米结构形貌及材料性能的影响，得到的最佳生长温度为150℃，这表明ITO纳米结构制备过程适用于构造光电子器件，不会破坏器件的电学性能。ITO薄膜的折射率约为2.0，其导致玻璃衬底上薄膜的总反射率在10-20％之间，但在相同衬底上制备纳米结构ITO薄膜后其表面反射率在可见光及近红外波段均可低于7％，同时在波长600-1100nm范围内光透过率可达86-93％。此外，该纳米结构薄膜的表面电阻低于20Ω/sq，真正实现了ITO薄膜的高透和低阻特性。 3.为了构造高效多结太阳能电池，我们引入超薄平整ITO薄膜，利用晶片键合方式构造了可替代隧道结的低阻欧姆接触异质结。我们理论计算了多结Ⅲ-Ⅴ族电池的效率极限，及其对应的最佳匹配带隙，认识到隧道结对构造高效多结电池的局限性。利用键合技术构造带隙匹配多结太阳能电池具有一定的优势，但构造低阻欧姆接触键合异质结是其一大挑战。基于此，我们从理论上提出了几种利用超薄ITO材料构造的键合多结太阳能电池结构模型;通过引入ITO薄膜，可在较低的温度下(400℃)使品格失配的衬底材料通过键合方式实现欧姆接触，从而可降低多结电池的串联电阻及集光条件下的输出电压损失。在本论文中，我们利用晶片键合工艺构造了单片的p+GaAs/ITO-ITO/n+InP结构及三个不同pn结的串联结构，测试结果显示其具有良好的键合界面及较低的欧姆接触电阻，为Ⅲ-Ⅴ族键合多结太阳能电池的制备提供了新的途径。 4.我们将制备的纳米渐变型ITO薄膜引入单结晶体硅电池中，利用其抗反射特性，提高了电池的输出性能。首先，我们通过实验优化单结晶体硅太阳能电池的部分制备工艺参数，得到较好的输出特性;其次，采用优化后的生长参数，在单晶硅电池表面沉积一层纳米结构ITO薄膜，衡量其对电池性能的影响。实验结果表明，在单晶硅表面制备纳米结构ITO薄膜后，其大部分波长范围内入射光的反射率均低于同衬底上制备的平整ITO薄膜。此外，通过测量单晶硅电池的外量子效率和输出特性，证明了引入ITO纳米渐变型结构可显著增强光学吸收，提高电池的短路电流密度和光电转换效率。 综上所述，本论文深入研究了基于磁控溅射方法制备的新型ITO薄膜性能及其在太阳能电池中的应用。超薄平整ITO薄膜及纳米结构ITO薄膜的制备拓宽了ITO材料作为透明电极的应用空间;两种新颖ITO薄膜在太阳能电池中的应用探索为未来构造高性能光电器件奠定了基础。