太阳能电池是一种可以将光能直接转化成电能的器件,前电极栅线是太阳能电池的重要组成部分,它对太阳能电池的性能有着较大的影响。通过优化前电极栅线可以有效提高太阳能电池的光电转换效率。目前,有关太阳能电池前电极栅线的优化设计研究多是基于待优化太阳能电池电流密度电压特性曲线参数或最大输出功率点参数进行的。但这些研究均未考虑待优化太阳能电池尺寸和前电极栅线结构尺寸变化对这两类参数的影响,此外也鲜有涉及前电极栅线拓扑结构的优化研究。本文针对目前太阳能电池前电极栅线优化研究中存在的不足开展研究工作,主要研究内容如下:（1）针对测量所得太阳能电池电流密度电压特性曲线以及太阳能电池特征参数会因电池尺寸和电极栅线结构尺寸变化而改变的问题,提出了一种太阳能电池典型特征参数辨识方法。在该方法中,首先将太阳能电池离散成一系列单元太阳能电池并采用有限元模型进行描述,然后对建立的太阳能电池有限元模型进行有效性验证研究,最后通过数值算例和实验验证证明了该太阳能电池典型特征参数辨识方法的有效性。（2）针对以最大输出功率点参数为基础进行的电极栅线优化中存在最大输出功率点参数因电池尺寸和电极栅线结构尺寸变化而改变的问题,提出了一种前电极栅线优化方法。首先通过去除前电极栅线遮挡和串联电阻对最大输出功率点参数的影响,得到最大输出功率点处的理想电流密度和工作电压。然后建立了与前电极栅线相关的相对功率损失模型和前电极栅线优化模型。最后通过数值算例证明了所提优化方法的有效性。（3）以太阳能电池典型特征参数为基础,提出了一种遗传算法与有限元法相结合的太阳能电池尺寸及前电极栅线结构尺寸优化方法。在该方法中,首先给出了太阳能电池离散化规则和离散化后的太阳能电池有限元模型的建立方法,然后建立了前电极栅线优化模型并给出了具体求解方法,最后通过数值算例证明了提出方法的有效性。（4）针对传统前电极栅线形状尺寸优化方法和基于变密度法的前电极栅线拓扑优化方法中存在的问题,提出了一种基于移动贝塞尔组件的前电极栅线显式拓扑优化方法。采用带有宽度的贝塞尔曲线描述前电极栅线,以贝塞尔曲线的控制点坐标和曲线宽度作为设计变量。通过设定曲线宽度的取值范围,可实现前电极栅线最小尺度的精确控制。通过一系列数值算例证明了提出方法的有效性。