目前,商业硅太阳能电池发电成本是传统水电、火电的2³倍,这主要是由于硅材料比较昂贵导致的。因此,减少硅吸收层厚度以降低成本是一种最有效的方法,晶硅薄膜太阳能电池就由此产生。但硅材料在近红外波段的吸收系数很低,导致薄膜硅太阳能电池严重的光电流损失,而陷光结构能增加薄膜硅电池的光耦合效果与近红外波段的陷光能力,增加硅吸收层对太阳光的吸收,进而提高薄膜硅电池的光电转换效率。本论文提出了一种基于硅材料的新型全介质超表面陷光结构,并对结构进行了设计、制备与性能研究。主要研究内容如下:首先,在2μm和100μm硅上分别对全介质超表面陷光结构进行了设计,利用FDTD方法对全介质超表面结构进行优化,并仿真了全介质超表面结构的光学和电学性能。光学计算结果表明,在2μm硅上,全介质超表面结构表现出优于倒金字塔的吸收增强效果与角度响应;在100μm的硅上,全介质超表面结构同样表现出更优的吸收增强效果与角度响应。电学计算结果表明,在2μm薄膜硅电池上,全介质超表面结构电池的J_sc为22.07mA/cm²,与倒金字塔结构电池相比增加了20%,全介质超表面结构太阳能电池的光电转换效率为9.53%,而倒金字塔结构太阳能电池的效率仅为8.69%。在100μm薄膜硅太阳能电池上,全介质超表面结构的J_sc为24.90mA/cm²,比金字塔结构电池高出0.52mA/cm²,全介质超表面结构电池的光电转换效率为11.72%优于倒金字塔的11.48%。接着,先使用光刻工艺结合湿法刻蚀的方法在200μm厚的硅表面制备了全介质超表面结构。然后用化学刻蚀与物理打磨两种方法,分别将制备有超表面结构的硅片减薄至100μm,并测量了全介质超表面结构在入射角为0°、10°、20°的反射谱,并与倒金字塔结构进行了对比。最后,分别制备了全介质超表面结构、倒金字塔结构和平板的Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池,并测量了它们的J-V曲线。结果表明,全介质超表面结构Si/PEDOT:PSS杂化电池的J_sc比倒金字塔结构的J_sc高出5%,集成了全介质超表面结构的Si/PEDOT:PSS杂化电池的J_sc是平板的1.3倍。全介质超表面结构电池的转换效率为10.1%,高于倒金字塔的9.72%和平板的8.73%。J_sc和转换效率表明全介质超表面结构对太阳能电池性能改善效果比倒金字塔更显著。