新型石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池因制备工艺简单、设备要求低等优势使其有望实现低成本太阳能电池的制备而备受关注。然而,由于传统该型电池存在光谱利用率及光生载流子分离较差的问题,而使其能量转换效率受到影响。因此,优化器件结构,提升石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的性能具有重要的研究意义。本论文主要以制备高效率、低成本的石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池为目的展开系统研究。通过使用新型环十二烷方法转移石墨烯、引入硅纳米线阵列SiNWs、硅倒金字塔阵列SiIPa作为新型电池减反衬底,钝化硅材料表面以及制备石墨烯量子点GQDs作为电子阻挡层等手段,制备高效率、低成本的石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池。本实验中,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-IR)、光致发光光谱(PL)、少子寿命测试系统等表征方法,分析SiNWs、SiIPa、GQDs的形貌、结构及光学性能等;设计制备不同结构的石墨烯/硅肖特基结光伏电池,利用太阳能电池I-V测试系统探讨器件的光电性能。主要研究内容和结论如下:(1)利用金属Ag辅助化学刻蚀法制备SiNWs。研究表明SiNWs具备优异的陷光能力,其长度越短时,反射率越低,而少子寿命越高,制备得到的电池性能越好。当长度为1μm时,Gr/SiNWs肖特基结太阳能电池效率达到2.16%。同时,钝化可以有效降低载流子复合速率,钝化后的石墨烯/SiNWs器件性能提升至2.54%。(2)利用金属Cu辅助化学刻蚀法制备SiIPa。SiIPa也具备较高的陷光能力,且少子寿命高于SiNWs。实验以SiIPa作为电池衬底,对比Gr/SiNWs肖特基结太阳能电池和Gr/SiIPa肖特基结太阳能电池性能,结果表明,Gr/SiIPa肖特基结太阳能电池的能量转换效率3.50%优于Gr/SiNWs肖特基结太阳能电池效率2.16%。后续硝酸掺杂石墨烯电极,HN03/Gr/SiIPa肖特基结太阳能电池效率为5.63%。(3)通过热解法制备GQDs。研究表明制备的GQDs具有良好的分散性,结晶度高,而且带隙和发光特性具有很强的尺寸依赖性,调控热解温度可以有效地控制GQDs的尺寸大小。同时,在石墨烯与平面硅界面处引入GQDs作为电子阻挡层,当GQDs尺寸为4-7 nm,电子阻挡层厚度为26 nm时,制备得到的Gr/GQDs/n-Si肖特基结太阳能电池性能最好。后续通过硝酸掺杂石墨烯、退火以及旋涂Ti02减反涂层,器件性能提升至11.69%。