随着当今世界对能源需求的不断增长，传统不可再生的化石能源正濒临枯竭。化石能源被短时间内大量使用而造成的全球变暖、环境污染等问题也给地球生命带来了巨大威胁，开发使用清洁可持续能源是唯一有效的解决方法。太阳能因其分布广泛、清洁环保、储量无限而成为最为理想的替代性可再生能源，而制作太阳能电池是利用太阳能的重要方式之一。　　目前，占据光伏发电市场主流的是晶硅太阳能电池，但其大规模普及仍然受到使用成本的制约。而硅基薄膜太阳能电池制备工艺简单、成本低廉，且大规模生产可行性高。但其材料层的减薄导致光吸收严重不足，使电池的能量转换效率远小于理论极限。为减少光损失，有效方式之一就是在薄膜电池上制作陷光结构。　　本论文主要围绕硅基薄膜太阳能电池上高效陷光结构技术路线这一课题展开了一系列工作，具体概括如下:　　一、在研究组前期工作的基础上，系统研究了双层不同尺寸的金属纳米颗粒增强电池光吸收的情形。通过仿真计算发现，双层纳米金属颗粒位于电池背面，且下层颗粒尺寸大于上层时，电池光吸收的增强效果明显。　　二、为提高薄膜电池的陷光能力，提出了倾斜纳米锥二维光栅结构。该二维结构的优势之一在于圆锥结构能够在空气与硅材料层之间形成折射率渐变层，从而在宽光谱范围内减小光反射，优势之二在于圆锥结构的几何对称性被适度打破，能够减少光模式的简并，增强电池的光吸收。最终，在1μm厚的薄膜电池上得到了34.9mA/cm2的短路电流密度，比平板参考电池提高了217％。　　三、在单一结构组成的陷光结构基础上，进一步提出了混合陷光结构，以提高薄膜太阳能电池在宽光谱范围的光吸收。首先，提出了由纳米碗与纳米孔结构组成的复合陷光结构，位于电池的正面。该复合结构充分利用了纳米碗与纳米孔结构的陷光优势，与单一陷光结构相比，更易于实现太阳能电池在宽光谱范围内光吸收的增强，最终在2岬厚度的薄膜电池上得到了37.03mA/cm2的短路电流密度。其次，提出了电池正面、背面都有独立结构的双层金字塔混合陷光结构，应用在1μm厚的单晶硅电池上，优化后得到了36.0mA/cm2的短路电流密度。在此基础上，引入了结构几何对称性适度打破的理念，提出了双层倾斜金字塔混合陷光结构，最终将电池的短路电流密度从36.0mA/cm2提高到了38.57mA/cm2，比相应的平板参考电池提高了245％。　　四、在单周期结构的基础上，提出了电池正面、背面结构周期不同的复合周期陷光结构，有利于增强太阳能电池在宽光谱范围内的光吸收。初步将此结构应用于5岬厚的单晶硅电池后，所得的最高短路电流密度可达到42.96mA/cm2，比相应的平板参考电池提高了106.7％。目前，该结构还在进一步优化与完善，短路电流密度有望进一步提升。可以看出，该短路电流密度已接近体硅电池的量级，从光学的角度，证实了薄膜硅太阳能电池的优越性。　　五、在设计与模拟工作基础上，开展了电池相关的半导体工艺技术开发，进行了GaAs/Si低温直接键合工艺的相关研究，通过等离子体表面活化处理方式初步实现了GaAs/Si低温直接键合，并获得了较好的晶片键合质量和键合强度。