由于加工成本和成本回收期的优势，薄膜太阳能电池已成为传统晶体硅太阳能电池的有力竞争者。同时，薄膜太阳能电池可以通过使用一些柔性的衬底来制备成柔性的薄膜太阳能电池，在建筑光伏和可穿戴设备中具有独特的优势。薄膜太阳能电池的光电转换性能在很大程度上依赖于其光吸收性能的好坏，以及载流子的分离和收集能力。一般来说，薄膜电池的载流子扩散长度较短，电学性能较差。进一步减小薄膜电池吸收层的厚度可以提高电荷的有效传输，但同时会减小其对入射光的有效吸收。因此，设计开发先进的光管理技术来解决薄膜电池中光学性质和电学性质之间的矛盾已成为光伏领域一个非常重要的课题。基于这种想法，本文提出了利用图形化衬底来构造纳米陷光结构以提高电池对光的捕获能力；另外，通过在电池上表面覆盖一层抗反射纳米柱薄膜来减少对光的反射，进一步提高电池对光的捕获能力。具体的，本文首先在柔性钛箔上制备了可控的图形化纳米凹坑阵列；随后制备和表征了由聚二甲基硅氧烷(PDMS,polydimethylsiloxane)制成的抗反射纳米柱薄膜。以非晶硅薄膜太阳能电池为研究对象，将图形化衬底和抗反射纳米柱薄膜引入到器件中，详细探讨了这两种纳米结构对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响，并用有限时域差分法(FDTD)对图形化薄膜太阳能电池中的电磁场分布及传输模式进行了分析。上述设计思路和实验方法对其他材料体系的薄膜太阳能电池的研发同样具有重要的指导意义，本文最后还提出了基于图形化有机薄膜太阳能电池的实验计划和方案。具体工作如下：1、利用阳极氧化的方法制备图形化的钛衬底。在阳极氧化过程中，设置不同的阳极氧化偏置电压，可以获得不同孔间距的TiO2纳米管阵列。随后，使用超声或胶带粘除的方法将TiO2纳米管去除，可以发现留下的衬底具有纳米凹坑的结构，这便是图形化的钛衬底。在此基础上，本文还研究了不同氧化时间对图形化钛衬底的形貌的影响。2、制备PDMS抗反射纳米柱薄膜。首先，通过多步阳极氧化的方法制备V型多孔氧化铝(AAO)薄膜；其次，将PDMS浇注到V型AAO薄膜上，并用氧等离子体清洗机通过抽真空的方式去除残留的气泡；随后，将V型AAO和PDMS一起放入烘箱，进行加热固化；最后，将PDMS与V型AAO模板分离，在PDMS薄膜上就会留下与V型孔道相反的纳米柱结构，这种薄膜就称之为PDMS纳米柱薄膜。3、将图形化钛衬底和PDMS纳米柱薄膜引入非晶硅薄膜太阳能电池中。研究发现，图形化衬底具有宽波段的陷光作用，特别是在较长的光波段；而PDMS纳米柱薄膜可以有效的提高器件对短波段的光吸收。具体的，引入图形化钛衬底和PDMS纳米柱薄膜，器件的效率相比标准器件提高了37.6%。另外，在柔性性能方面，图形化的器件同样表现出了优越的性能。特别的，在弯曲角度达到120度和弯曲次数达到10,000次的基础上，器件的性能只有略微的下降。为了进一步验证图形化结构对器件性能的影响，本文采用FDTD的方法对器件进行了模拟仿真，并验证了图形化器件性能增强的机理是因为器件内部产生的波导模式和等离子体模式提高了光在器件中的传播长度和局域效果。4、在上述研究的基础上，本文还给出了图形化衬底和抗反射纳米柱薄膜在有机太阳能电池中应用的实验计划和实验方案。