太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的可再生清净能源近年来引起了国际学术界的广泛研究和世界各国的极大重视。在所有的光伏产品中,基于p型掺硼晶体硅的太阳电池是最主要的商用产品,目前其市场占有份额达到了80%以上。为了降低光伏发电的成本,降低生产成本和提高电池转换效率是晶体硅太阳电池最主流的途径。对于晶体硅电池而言,电池在光照使用过程中会出现转换效率显著衰减(光致衰减)现象严重影响了太阳电池效率。该现象自1973年被首次发现以来,其研究已经持续了近半个世纪,却依然没有解决,是长期以来国际上晶体硅材料和太阳电池研究领域关注的重点问题之一。因此,研究在不同晶体硅材料中光致衰减现象的性质和机理具有非常重要的科学研究和实际应用意义。本文系统研究了硼和不同掺杂剂共掺的晶体硅和太阳电池中光致衰减的基本性质和动力学行为,探索了抑制其作用的有效途径,最终取得了如下主要创新结果：(1)提出了双指数动力学模型,精确拟合了p型硼磷补偿单晶硅中硼氧复合体的生成过程。通过该方法成功提取出不同温度下快、慢衰减过程的硼氧复合体生成速率,得到相应的生成激活能分别为0.29 eV和0.44 eV,由此证明磷补偿会提高直拉单晶硅快衰减过程中双氧的扩散势垒。同时,p型掺硼普通和硼磷补偿直拉单晶硅中硼氧复合体的饱和浓度均与空穴浓度成正比,而它们的生成指前因子也都正比于空穴浓度的平方,证实磷原子没有增大双氧向固定硼原子扩散过程中所受的库仑力散射,进而有力支持了硼氧复合体“潜在态”的存在。(2)研究了空穴浓度大于硼浓度环境下硼氧复合体的动力学行为。通过调节晶体硅中掺镓浓度或改变激光注入强度,改变p型掺硼单晶硅中空穴浓度与硼浓度的比例,实验发现：快、慢过程中生成的硼氧复合体饱和浓度分别正比于硼浓度和空穴浓度,由此可以推断硼原子直接参与了快过程中硼氧复合体的形成；随着空穴浓度的增大,光致衰减现象逐渐由快过程占主导变为由慢过程占主导,即光致衰减快、慢过程中产生的硼氧复合体饱和浓度比例会不断减小。同时,快、慢过程中硼氧复合体的生成速率均与空穴浓度的平方成正比,验证了硼氧复合体新理论模型中“双氧凭借二次俘获空穴从而在潜在态内进行短程扩散”的理论假设。此外,实验指出：p型镓硼共掺直拉单晶硅中硼氧复合体的慢过程生成激活能约为0.42 eV。(3)研究了碳掺杂对直拉单晶硅中硼氧复合体的影响机理。通过第一性原理计算和实验发现：碳原子会优先与双氧结合形成结合能更小(更稳定)的碳氧复合体,从而降低硼氧复合体的饱和浓度。研究发现：碳硼共掺硅晶体中硼氧复合体生成激活能约为0.56 eV,比普通掺硼硅晶体的响应值增大了0.14 eV；由此认为：一方面替位碳原子向硅品格中引入的拉应力会阻碍潜在态硼氧复合体的形成,另一方面基于kick-out机制产生的间隙碳原子会扩散到潜在态硼氧复合体中的双氧附近,对双氧的短程扩散产生较强的散射作用,从而提高了扩散势垒。但是,碳硼共掺和掺硼普通硅片中硼氧复合体的消除激活能和结合能均分别为1.35eV和0.93 eV,证实碳原子没有与硼氧复合体结合形成更为复杂的复合体。(4)研究了碳硼共掺和第三态转变对直拉单晶硅电池光致衰减后性能的影响。研究发现：碳原子会促进氧沉淀的生成,增加少数载流子的复合强度和结区的漏电通道,从而导致碳硼共掺电池光致衰减前的性能较差；但由于掺碳可以有效抑制硼氧复合体的生成,因此碳硼共掺电池光致衰减后在短路电流、开路电压、转换效率等性能上反而优于普通掺硼电池。此外,第三态转变处理可以显著降低电池的光致衰减程度,而碳硼共掺能进一步将该过程的激活能由0.64 eV降低为0.59 eV。因此,碳硼共掺结合第三态转变处理是一种成本低廉且有效抑制电池光致衰减现象的途径。