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多晶硅薄膜电池以其既具有晶体硅电池的高效、稳定、无毒和资源丰富的优势，又具有薄膜电池工艺简单、能够节省材料并大幅降低成本的优点成为近几年硅系太阳能电池的研究开发热点，作为多晶硅薄膜电池开发的关键技术，多晶硅薄膜的制备也因此成为近年来薄膜技术领域的热点。本文利用微波电子回旋共振(electron cyclotron resonance,ECR)等离子体增强技术，分别以微波ECR等离子体增强磁控溅射(microwave electroncyclotron resonance plasma-enhanced magnetron sputtering，MECR-PEMS)和微波ECR等离子体辅助化学气相沉积（microwave electron cyclotron resonance chemical vapordeposition，MECR-CVD）两种沉积方式在P型单晶硅(100)衬底上低温直接制备了多晶硅薄膜。通过对薄膜微观结构特性和表面形貌的表征分析，研究了微波ECR等离子体增强技术对多晶硅薄膜性能的影响，从而进一步探讨了该技术作为未来工业化生产多晶硅薄膜的可能性。 微波ECR等离子体作为近年发展起来的一种新型等离子体发生技术，具有工作气体电离度高、可产生高密度等离子体、提高反应气体活性的特点。利用微波ECR等离子体增强技术来制备相对困难的多晶硅薄膜，将可能明显改善所沉积多晶硅薄膜的微观结构和性能，从而实现利用低温等离子体技术直接制备合成致密且具有较高晶化率的多晶硅薄膜，为后续提高太阳能电池的光电性能而奠定基础。本文研究了微波ECR等离子体增强技术对两种不同沉积方法所得薄膜性能的影响:通过对不同参数条件下沉积的薄膜进行表征，从而分析了多晶硅薄膜形成的可能必要条件及影响因素;同时，通过对不同微波功率下等离子体特性——等离子体密度和电子温度进行诊断，阐述了微波功率等参数影响薄膜性能的可能物理机制;最后，创新性地引入微波ECR纯氦等离子体衬底前处理技术实现了对多晶硅薄膜晶化率和表面特性的明显改善。主要实验结果如下: 1.MECR-PEMS法制备多晶硅薄膜。对薄膜性能与微波功率的关系研究表明:随着微波功率的增加，薄膜由无定形相向晶体相过度，薄膜晶化率提高、薄膜表面颗粒尺寸增加，薄膜表面变得更加致密且光滑。微波ECR等离子体增强可大幅度提高普通磁控溅射在沉积区域的等离子体密度和电子温度，随着微波功率的增加，等离子体密度和电子温度均得到了较大幅度的增加。但当微波功率超过一定范围时，高密度等离子体对薄膜产生刻蚀，原本择优生长的晶向结构遭到破坏，薄膜表面晶粒生长受到阻碍，薄膜性能下降。对薄膜性能与氢稀释的关系研究表明:掺入氢含量与多晶硅薄膜的晶化率有关，随着氢含量的增加，薄膜晶化率增加，且其晶粒择优取向以(111)晶面为主。当氢含量增加到一定程度时，由于混合气体中氢气含量的增加使得离子溅射速率下降，薄膜进一步沉积受到阻碍。 2.MECR-CVD法制备多晶硅薄膜。对薄膜性能与微波功率的关系研究表明:微波功率在0～600W范围内增加微波功率能够使得硅烷离化率得以提高，从而产生高能高密度等离子体，为硅基和薄膜表面扩散提供了足够高的能量。薄膜表征结果表明，在0～600W范围内，薄膜晶化率随微波功率的增大而提高，薄膜生长出现择优取向(220)，薄膜表面颗粒尺寸明显增大。但当微波功率超过600W时，由于衬底表面鞘层电压加速了离子对基片的轰击，导致原本择优生长的晶向结构被破坏，薄膜晶粒体积分数下降。研究通过改变衬底dc偏压来平衡鞘层电压实现薄膜晶化率的提高。对薄膜性能与衬底偏压的关系研究表明:对于衬底施加负偏压时，离子在施加偏压及鞘层电压的共同作用下对样品表面产生的轰击加剧，所沉积薄膜表面的晶向结构被破坏，薄膜晶化率下降;当衬底偏压由负转正时，鞘层电压被正偏压平衡，这使得到达薄膜表面硅氢自由基以及氢原子浓度增加，薄膜表面变得更加致密光滑。同时电子对基底表面的不断轰击对衬底产生加热效应，为薄膜表面晶粒生长提供了足够的扩散能，使得薄膜晶化率增加，晶粒长大。 3.氦等离子前处理。对比有无氦等离子体基底前处理相同后续沉积参数所沉积薄膜性能的研究结果表明:氦等离子体前处理技术能够在基底表面形成有利于多晶硅薄膜生长的”种子层”从而大幅提高多晶硅薄膜晶化率和颗粒尺寸，明显改善MECR-CVD法所得多晶硅薄膜的微观结构特性和表面形貌。