近年来,随着人类社会经济的快速发展,环境污染和气候变化问题日益凸显,人们对可再生清洁能源产生了极大兴趣。太阳能凭借其存储量巨大、分布广泛等优势,成为了最具发展潜力的可再生清洁能源之一。光伏器件可以将太阳能转换为电能,为人们高效利用太阳能提供了一种行之有效的手段。太阳电池是目前应用最广泛的光伏器件。然而大多数太阳电池材料用量大、性能较差,所以其性价比较低。因此,开发并制备高性能且材料用量少的太阳电池是目前重要的研究方向之一。亚微米/纳米光管理结构可以在减少材料使用量的同时提升太阳电池的性能,从而提升太阳电池的性价比。本文提出了纳米方形光阱陷光结构和纳米管陷光结构,并通过对砷化镓（gallium arsenide,GaAs）和多晶硅（polycrystalline silicon,poly-Si）两种主要的半导体材料进行光学和电学模拟计算,研究了以上两种陷光结构的光学和电学性能。本论文的主要研究内容如下:（1）对于纳米方形光阱陷光结构,分别基于GaAs和poly-Si材料进行光学和电学模拟。通过光学模拟发现,对于GaAs材料,在较大的结构参数范围内,该结构都具有良好的陷光能力。当光阱结构的高度H为800 nm、内边长W_in为350 nm、厚度T为40 nm时,在AM 1.5G光照条件下,光阱结构的光电流密度可达到29.4 mA/cm²,该结构参数对应的有效厚度仅为407 nm,而在同样条件下,2000 nm厚的平面GaAs结构只能产生19.8 mA/cm²的光电流密度。电学研究表明,GaAs光阱结构对体复合不太敏感,但是对表面复合较为敏感,当表面复合速率大于10² cm/s时,器件的电学性能大幅衰减。因此,为了获得合理的高光电转换效率,可以通过表面钝化等手段将表面复合速率控制在10²cm/s以下。当少数载流子寿命为10^-7 s且表面复合速率为10² cm/s时,该光阱结构可获得16.87%的光电转换效率。即使在斜入射条件下,该光阱陷光结构依然具有优异的光吸收能力,且相比于垂直入射,斜入射条件下该结构的光吸收出现增强。这证明方形光阱陷光结构具有高效的全方位陷光能力。（2）基于GaAs和poly-Si材料,我们研究了纳米管陷光结构的光电学性能。主要研究内容为纳米管结构参数对纳米管光学性能的影响以及体复合、表面复合对纳米管电学性能的影响。对于GaAs材料,该结构在较大结构参数范围内均表现出良好的陷光特性,在AM 1.5G光照条件下,当纳米管的结构参数高度H=1000 nm、内部直径D_in=80 nm、厚度T=75 nm、外径周期比D_out:P=1:2时,可得到28.2 mA/cm²的光电流密度,斜入射角为60°时,可获得14.9mA/cm²的光电流密度,在垂直入射情况下和斜入射角为60°时,平均光吸收率分别为88%和93%,该结构参数对应的有效厚度约为1032 nm。这证明该结构具有高效的全方位陷光能力。电学研究结果表明,与方形光阱结构相同,GaAs纳米管结构器件对表面复合较为敏感,因此需要使用表面钝化等手段来提升纳米管结构的电学性能。