太阳能电池是解决能源和环境问题的最具前景的方案之一。纳米结构和纳米材料的应用为高效率、低成本光伏电池的研发提供一个重要途径。其中，硅纳米线(SiliconNanowires，SiNWs)具有优异的光吸收性能和高效的载流子运输性能，并允许采用价格低廉的低纯度硅，在提高太阳能电池效率并降低成本方面具有突出的优势和良好的发展前景。本论文针对如何提高硅纳米线太阳能电池的效率的问题，从增强电池宽带光谱吸收效果、提高红光/红外光波段吸收效率和降低电池串联寄生电阻引起的损耗三个方面进行了探索，包括:　　对周期结构硅纳米线阵列的光学特性进行分析，为后续研究工作的开展奠定基础。为了增强宽带光谱吸收效果，提出了椭圆截面硅纳米线阵列结构，对该结构光吸收特性的模拟结果表明:椭圆截面硅纳米线阵列兼具高填充比和低填充比硅纳米线阵列的优势，在保证对高能量光子较强吸收率的同时实现宽带光谱吸收效果，在光吸收增强方面优于圆形截面硅纳米线阵列。　　针对硅纳米线阵列对低能量光子透射损耗过大的问题，采取在其底部加载硅衬底和Ag背反射膜的措施。对该结构在太阳光谱范围内的响应特性进行了仿真模拟，结果表明加载硅衬底和Ag背反射膜可在保证较低光反射率的同时降低透射率，使电池的极限光电流密度得到显著提高。　　针对硅纳米线太阳能电池在红光/红外光波段吸收效率偏低的问题，提出了一种有效的解决方案——应用金属纳米结构背反射面的硅纳米线太阳能电池。该方案采用硅纳米线表面修饰和银纳米结构背反射面两种陷光机制，结合前者的减反射特性和后者的强散射效应来改善电池光吸收效率。对该模型光吸收性能的模拟结果表明:相对于平面Ag背反射面结构背反射面，适当尺寸的半球型Ag纳米结构背反射面可使极限光电流密度提高20％。为克服光在Ag材料中的吸收损耗对光电流密度的限制，进一步提高电池的性能，我们在Ag与硅材料之间加入ZnO∶Al薄层，提出了应用ZnO/Ag复合纳米结构背反射面的硅纳米线太阳能电池。仿真计算结果表明，ZnO/Ag复合纳米结构背反射面能够增强光散射并抑制光在金属内部的吸收损耗，具备更加优异的陷光特性，极限光电流密度相对于应用Ag纳米结构背反射面的模型提高了2％。　　硅纳米线太阳能电池强表面载流子复合和高串联电阻是限制其转换效率的重要因素，本文针对这两个问题提出了一种应用NiSi接触结构的钝化硅纳米线太阳能电池，该电池应用表面钝化修饰来降低表面复合速率，同时引入NiSi接触层来减小器件的扩散区薄层电阻。通过运用基于“自上而下”的方法制备了NiSi接触层厚度分别为0nm、5nm、10nm的径向p-n结硅纳米线太阳能电池。根据实验测试结果，选取合适的NiSi接触层厚度，使电池的填充因子(FF)得到大幅度提高的同时不至于过多损耗JSC。当NiSi接触层厚度为5nm时电池的能量转换效率(PCE)最优，达到10.8％，相对于无NiSi接触层的样本提高了18.7％。