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微晶硅太阳电池已成为当前硅薄膜光伏电池研究的一个重点，由其和非晶硅电池组成的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池已经是产业化关注的下一代技术。提高微晶硅薄膜的沉积速率，并同时提高其质量，对薄膜电池成本的降低和效率的提升具有重大的意义。本文在国内率先开展了脉冲调制的甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备微晶硅薄膜材料和电池方面的研究。主要研究内容如下：
⑴探讨了脉冲调制技术对等离子体状态和薄膜特性影响的机理，并在较高沉积速率下制备高质量的微晶硅薄膜，获得在太阳电池中的应用。脉冲调制频率和占空比是脉冲调制技术的两个重要参数，它们的变化改变了等离子体“ON”和“OFF”时间的长短，影响了等离子体的电子密度和电子温度，以及各种基团的反应，进而影响薄膜材料的特性。
⑵对于脉冲调制频率来说，在10kHz～100kHz的频率范围内对薄膜特性的影响较为显著，能够起到明显的调制作用。测试材料的光电特性和结构特性，并通过OES对等离子体监测，得出：等离子体“OFF”时间短于4μs，随等离子体“ON”时间增加，薄膜晶化略有增强。等离子体“OFF”时间大于5μs，随等离子体“OFF”时间增加，薄膜晶化程度迅速降低。
⑶在一定的脉冲调制频率条件下，随脉冲占空比减小，等离子体“ON”时间缩短，“OFF”时间增长，时间平均的电子密度和电子温度降低，薄膜中非晶成分增多。适当的等离子体“OFF”时间，负离子向四周扩散，或与正离子发生中和反应而消耗，抑制了粉尘的形成和生长，提高了薄膜质量。在脉冲调制频率为60～80kHz，占空比为75～85％，制各的薄膜具有(220)晶相择优生长，缺陷态密度相对较低，质量较高。应用到太阳电池中，在脉冲调制频率为60kHz，占空比为80％时，获得了7.1％的电池效率(Jsc=21.6mA/cm2，Voc=0.49V，FF=0.67，沉积速率为11A/s)。
⑷优化和改进P-μc-Si：H窗口层材料。通过优化氢稀释率和掺杂浓度以及其他影响参数，获得了电导率为2.58 S/cm，激活能为O.03eV，晶化率为38％，厚度约为30nm，适合用作太阳电池窗口层的单结P-μc-Si：H材料。
⑸为了减薄孵化层，使P-μc-Si：H获得适当的高晶化率，同时又提高窗口层材料的其它性能，设计了高低结P-μc-Si：H双层(P+P-)结构。调节第一层和第二层微晶硅P适当的厚度比例，获得了电导率为3.2 S/cm，激活能为O.024eV，晶化率为44％，厚度约为30nm的高低结P-μc-Si：H窗口层材料。应用到太阳电池中，相比单层P-μc-Si：H提高了电池的开路电压，显示出一定的优势。