随着化石燃料资源的日益减少及其燃烧排放所造成环境问题的加剧,发展新的清洁能源与可再生能源成为人类最迫切的需求之一,其中太阳能资源以其储量巨大及分布广泛等优势成为最有潜力的可再生清洁能源。然而目前太阳光伏发电产业相对于传统能源产业仍处于劣质,其高成本和低效率是现阶段难以大规模应用最为关键的问题。研究发现,通过控制太阳电池表面结构形态特征,可有效提高太阳电池表面的吸收特性,从而降低光学损失,提高转换效率。近年来,随着微加工工艺的快速发展,微结构表面光谱控制问题引起了广泛关注,并有着重要的工程应用价值。本文以太阳电池表面强化吸收特性为主要研究对象,同时开展太阳电池微结构表面加工方面的研究,主要内容包括：1、太阳电池基础理论与数值计算方法针对太阳电池吸收太阳光子、产生电子-空穴对的物理过程,基于电磁理论,建立微结构太阳电池计算模型,采用麦克斯韦方程组描述入射光与太阳电池的相互作用；通过时域有限差分(FDTD)方法离散麦克斯韦方程组,建立数值计算方法。2、单晶硅太阳电池表面强化吸收机理及结构优化研究单晶硅太阳电池表面工作波段光谱吸收特性；深入分析偏正方式、结构特征参数、温度对单晶硅太阳电池一维单调光栅表面光谱特性的影响；针对单调光栅吸收特性波段受限的问题,优化设计一维组合式光栅结构,研究其光谱特性,有效提高整个计算波段的光谱吸收,根据研究结果分析其强化吸收机理。同时,将二维纳米柱阵列用于增强单晶硅太阳电池的光捕获,选择合理的结构参数同样能够提高光吸收。此外,基于太阳电池理想短路电流密度的计算方法,计算AM1.5太阳光谱条件下,不同微结构表面单晶硅太阳电池的短路电流密度。3、硅基薄膜太阳电池表面强化吸收机理及结构优化基于前电极、背电极、本征吸收层等因素的影响,建立了α-Si:H薄膜太阳电池光谱特性计算模型,利用FDTD方法研究薄膜电池光谱特性,基于Fabry-Perot (FP) Mode分析其内部的共振模式。提出将纳米粒子加入ITO/a-Si:H上界面,有效提高了α-Si:H薄膜太阳电池短波段的光吸收,分析纳米粒子材料属性、结构尺寸、位置等因素对电池吸收特性的影响。同时研究背反结构、复合减反结构在强化太阳光谱吸收的作用。4、硅太阳电池强化吸收实验研究采用磁控溅射在硅片表面制备出银薄膜,通过退火工艺形成银纳米粒子；基于电感耦合等离子体刻蚀技术(ICP)制备出纳米锥状结构,并分析了刻蚀时间和刻蚀功率对锥状结构形貌的影响；利用扫描电镜描述锥状结构表面形貌,通过紫外-可见-近红外分光光度计测试其全波段的光谱；通过原子力显微镜得到微结构表面各点坐标,利用时域有限差分方法计算太阳电池微结构表面光谱特性曲线,将计算结果和实验结果进行对比,验证方法的合理性。