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有机太阳能电池（OSCs）凭借材料结构多样性、柔韧性好、制备工艺简单等优点受到广泛关注。但是为保证激子的有效解离和载流子的高效传输与收集,OSCs活性层的厚度受到限制,活性层厚度的减薄会减少OSCs器件对入射光子的吸收。为促进OSCs活性层的光吸收,除了研究和开发新型材料外,也需要对器件结构进行合理的设计,通过引入陷光结构调整活性层中的光场分布,增强对光的束缚,从而提高电池的吸收性能。本文针对OSCs器件对光的利用有限这一问题,在OSCs中引入金属纳米光栅以提高OSCs对太阳光的捕获。本文主要研究内容如下:（1）在PTB7:PC70BM体系的OSCs中,研究了复合深度金属光栅对OSCs吸收效率的影响。结果表明利用表面等离子体模式和腔体模式的多重共振,OSCs在TM偏振模式下可实现从可见光到近红外波段（350 nm850 nm）的宽谱吸收,在370 nm740 nm波段,吸收效率可达60%以上,考虑太阳光谱,活性层的整体吸收效率为57.4%,相对等效平板器件提高13.4%。（2）在PTB7:PC70BM体系的OSCs中,研究了一维级联光栅对OSCs吸收效率的影响。结果表明该结构可激发多个表面等离子体谐振,这些不同波长下的谐振模式可以在吸收光谱中同时存在,进一步实现宽谱吸收,在355 nm710 nm范围内活性材料的吸收效率可达60%以上。考虑太阳光谱的影响,在TM偏振模式下活性层的整体吸收效率（350 nm900 nm）从等效平板器件的23.9%提高到54.2%,增强了126.8%。此外,基于该级联光栅结构的太阳能电池器件入射角在0到65度范围内时,吸收带宽度基本保持不变。在TM偏振模式下,该器件的吸收性能对光栅参数微小误差变化的敏感性较低,适用于实际纳米器件的制备。（3）在一维级联光栅OSCs的基础上,提出了二维级联光栅OSCs,研究发现二维级联结构能够弥补一维级联结构在TE偏振模式下吸收效率较低的缺陷,使得OSCs器件的吸收效率得到很大提升,实现偏振无关的宽谱吸收特性。二维级联光栅OSCs器件在360 nm730 nm的吸收谱范围内,吸收效率几乎全部在60%以上,实现了宽谱吸收。该器件整体吸收效率（350 nm900 nm）可达58.9%,比一维级联光栅OSCs的36.4%提高了61.8%。此外,二维级联光栅OSCs可以实现入射角在0度到60度广角范围内整体吸收效率在60%以上的高效吸收。本论文研究的理论结果有助于为纳米金属光栅在有机太阳能电池中的应用提供新的研究方向。这些发现对于合理设计基于复合纳米光栅结构的传感器件和光子检测器件也具有一定的参考价值。