太阳能作为最有前途的可再生能源之一,已成为可再生能源中研究最具活力的研究领域。能够直接将太阳能转化为电能的太阳能电池更是引起了众多研究人员的重视。越来越多的人们关注着如何提高光电转化效率。通过研究发现,构建陷光结构是一种有效提高光电转化效率的途径。但是直接在电池表面构建形貌会增大电池表面积,会增强表面复合,反而会抑制光电流的增强。在这种情况下,考虑到提高超薄晶体硅太阳能电池的光吸收效率和光电流密度的要求以及表面直接构建形貌的复合缺陷,本研究旨在太阳能电池表面构建一种能有效避免表面复合增强的陷光结构。首先详细梳理了太阳能电池研究的背景及意义、太阳能电池的发展、分类、太阳能电池陷光手段及原理和国内外文献调研。对硅太阳能电池结构进行了解释说明,并从原子层面详细的对其工作原理进行了阐述。介绍所使用的光学结构模拟软件FDTD solution及其分析方法时域有限差分法(FDTD),对软件建模的过程进行了介绍,对时域有限差分法(FDTD)的使用进行了公式推导以及适用条件的说明。后来本研究提出了两种纳米孔阵列(纳米方形孔阵列和纳米线形孔阵列)并进行了对比,本研究对两种纳米孔阵列进行了模拟,比较他们在不同规格参数下对光电流带来的增强,纳米方形孔阵列和纳米线形孔阵列得到的最优光电流值分别为27.60m A/cm~2和28.70 m A/cm~2。结果发现纳米方形孔相较纳米线形孔而言对于孔径与孔间间隔的比例以及减反层厚度与孔深占比的尺寸要求较高且对光电流的提升没有线形纳米孔阵列高。这说明阵列结构形貌的选择对于陷光性能的增强有很大的影响。从吸收曲线可以看出,直接在减反层上构建纹理得到的光吸收与最佳四分之一波长层得到的光吸收相比几乎在全光谱范围产生了增强。最后基于仿真研究和文献调研提出了一种孔径渐变的圆台孔阵列,我们揣测减反层孔阵列底部未穿透的减反层也可以起到类似四分之一波长层的效果,结合前人对于不同孔径对于光吸收增强的影响。在研究中也针对孔底薄层进行了系统的研究,通过研究发现此薄层确实能起到四分之一波长层的效果,只不过对光吸收的增强效果弱于四分之一波长层。但是总体来说也起到了几乎全光谱范围的光吸收增强,而且光电流计算结果比纳米方形孔阵列和纳米线形孔阵列更高。本研究还研究了背部反射器的厚度,并通过光吸收截面分布图分析了硅中的光学耦合效应,发现构建减反层纹理可以有效的将光耦合到平面硅层的法布里-珀罗谐振中增强光吸收效果。得到的最优光电流值为32.36 m A/cm~2。通过修改硅的厚度参数得到的光电流比较得出本研究的结构适应性很强,适用于不同厚度的硅太阳能电池提高陷光性能。综上所述,本研究通过对纳米方形孔阵列、纳米线形孔阵列以及纳米圆台孔阵列的研究、计算和对比,发现在增强超薄晶硅电池吸收效率上,直接通过对减反层构建纹理也能够提供很大的帮助,对于未来太阳能电池陷光结构设计方面的研究工作具有一定的指导意义。