能源短缺和环境恶化问题正日趋严重地影响着人类社会的持续性发展。如能高效利用清洁的可再生能源太阳能,则人类完全有可能在不破坏自然环境的前提下满足自身发展对能源的需求。光伏能源产业已成为世界上发展速度最快的产业之一,而太阳能电池是光伏技术中最核心的部件。硅基太阳能电池凭借其性能稳定、效率较高、原材料丰富等诸多优点,在太阳能电池市场中占据着主导地位,因此提高硅基太阳能电池的转换效率具有重要意义。光学损失与电学损失是影响硅基太阳能电池效率的两大主要原因,本文从这两个角度出发分别展开研究工作。针对硅基太阳能电池前表面的光学损失,本文首先采用时域有限差分法(FDTD)对电池表面抛物锥阵列微结构的反射特性进行了研究,分析了抛物锥阵列的高度、底面占空比、周期等参数对其抗反射性能的影响。研究表明,反射率随底面占空比、高度的增大而减小;当周期远小于波长时,周期的变化对反射率影响很小,但当周期大于某一临界值时,结构的减反性能会受到较大影响。在锥高600nm且抛物锥底面直径等于周期的情况下,锥底面直径分别取128nm,160nm,213nm,256nm,320nm时,微结构在硅的响应光谱300~1200nm内均能获得低于3%的反射率。其次,在以上工作基础上提出了三种优化结构,分别为:六边形排列抛物锥阵列结构、大抛物锥阵列与小圆锥阵列相结合的复合结构、大抛物锥阵列与小抛物锥阵列相结合的复合结构。优化结构将硅在响应光谱波段内的反射率进一步降低至1%左右,并且在斜入射的情况下减反效果也较为优异,较好地实现了宽波段、大角度入射的减反射性能,为硅基太阳能电池抗反射表面的设计提供了一种新的思路。针对硅基太阳能电池的电学损失,本文利用PC1D软件仿真计算了掺杂浓度、反射率、串联电阻等参数对太阳能电池性能的影响,并分析了相关原因。在此基础上对单晶硅太阳能电池的参数进行了优化设计,最终将单晶硅太阳能电池的转换效率由17.29%提高到了22.14%。