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多晶硅薄膜是公认的最理想的高效率,低衰减的光伏器件材料之一。铝诱导晶化法是一种在玻璃等廉价衬底上低温制备大晶粒、高结晶质量的多晶硅薄膜的新方法。但是在研究过程中,人们发现铝诱导法制备的多晶硅薄膜表面易生成含有很多缺陷的硅岛,影响了后续外延生长多晶硅薄膜的质量。本文本着制备表面光滑的大晶粒高质量多晶硅薄膜的目的,对铝诱导法制备多晶硅薄膜的材料制备工艺及生长机理等进行了深入的研究,取得了以下几方面有特色的结果。1.用Al/Al2O3/a-Si叠层膜制备了大晶粒（约40μm）的双层多晶硅薄膜,所制备的薄膜表现了很强的（111）择优取向和非常好的结晶性能。原始非晶硅和铝层厚度、硅铝层中间的氧化铝过渡层、退火条件等是影响铝诱导制备多晶硅薄膜的重要因素。2.在下层不连续的双层多晶硅薄膜的基础上,去除上层膜后制备了独立的多晶硅大晶粒（约60μm）,用盒计数法计算了其分形维数为1.86,其结晶质量接近单晶硅。在下层连续的双层多晶硅薄膜的基础上,去除上层膜后制备出连续的表面光滑的高质量大晶粒多晶硅薄膜,其结晶性能接近单晶硅,优于目前文献报道的铝诱导多晶硅薄膜。3.建立模型分析了Al/Al2O3/a-Si叠层膜硅铝界面氧化铝薄膜在铝诱导非晶硅晶化过程中的作用及双层多晶硅薄膜的生长机制。当硅铝界面没有氧化铝薄膜时,硅的扩散速度快,铝中形成的硅晶核多,最终生成的多晶硅晶粒小,且随着扩散过程的进行,铝和硅的界限越来越不明显,因此最终生成疏松的多孔状单层多晶硅薄膜。当硅铝界面有氧化铝薄膜时,氧化铝薄膜限制了硅的扩散速度,因此铝膜中生成的硅晶核少,最终生成的多晶硅晶粒大,且由于硅铝界面始终有氧化铝薄膜相隔,当铝原子扩散进非晶硅层后,铝又诱导非晶硅横向晶化生成多晶硅,最终生成两层多晶硅薄膜。双层多晶硅薄膜的生成与比较慢的晶化速率有关。原始铝层中的铝原子缓慢扩散进原始非晶硅薄膜中,使上层非晶硅在铝的诱导下缓慢晶化,从而形成多晶硅薄膜。由于下层膜被上层膜覆盖,因此缺陷比较少,当上层膜被去除后就得到了高质量的多晶硅薄膜。另一方面,当原始非晶硅/铝层厚度比比较大时,下层形成连续的多晶硅薄膜,当原始非晶硅/铝层厚度比比较小时,下层膜未及完全晶化就被其上层形成的多晶硅覆盖,阻止了进一步的晶化反应,使下层最终生成独立的大枝晶。4.用a-Si/SiO2/Al叠层膜在400℃～500℃退火,制备了表面光滑的高质量（111）择优取向的大晶粒多晶硅薄膜,低于500℃的退火温度使得普通玻璃衬底的应用成为可能。a-Si/SiO2/Al叠层膜制备的多晶硅薄膜也是双层结构,且上层膜的质量优于下层膜。实验中除了发现通常的枝晶状形貌之外,还发现了少见的麦穗状晶粒形貌。原始非晶硅/铝（a-Si/Al）层厚度比、硅铝界面氧化硅厚度、退火温度等是a-Si/SiO2/Al叠层膜制备诱导多晶硅薄膜的重要影响因素。当a-Si/Al层厚度比从5:4增大到5:1时,非晶硅晶化反应越来越易进行,且随着铝层厚度减薄,结晶质量也越来越好。而当a-Si/Al层厚度比继续由5:1增大到25:3时,铝诱导多晶硅薄膜的结晶质量逐渐变差,因此最佳厚度比约为5:1。硅铝界面的氧化硅使非晶硅晶化速率变慢,另一方面又有助于生成均匀的大晶粒多晶硅,实验结果表明,非晶硅在空气中氧化47h左右形成最佳的氧化层厚度。对退火温度的影响研究表明温度越低,生成的多晶硅的晶粒越大,但是反应速率越慢。在a-Si/SiO2/Al叠层膜制备的表面光滑的高质量多晶硅薄膜上用HWCVD法成功外延生长了高质量的多晶硅薄膜。5.用a-Si/SiO2/Al变温退火工艺以较低的退火温度和较短的退火时间制备了晶粒尺寸达100微米的多晶硅薄膜。本文首次从晶粒半径、耗尽层厚度和相邻晶粒间距三者的关系讨论了晶粒长大阶段升高退火温度后是否生成小晶粒的条件。本文还首次提出了缩短扩散形核阶段时间的方法,即先在高温扩散然后降低温度以在低温形核,并基于相图讨论了是否生成小晶粒的条件,其取决于降温前铝膜中的硅浓度和低温时硅在铝中的形核临界浓度的关系。若降温前铝膜中的硅浓度小于低温时硅在铝中的形核临界浓度,那么温度降低时不生成小晶粒,反之则生成小晶粒。