随着经济的迅速发展,能源开发和抑制污染成为社会发展的核心要素。太阳能被认为是最有潜力的可再生能源之一,而作为太阳能一个最主要的应用,太阳能电池得到了广泛的关注。虽然太阳能电池的种类很多,晶硅电池始终是光伏市场中的主导产品。如何提高晶硅电池的性能和降低其生产成本一直是企业和实验室的研发热点。径向结电池因为具有特殊的表面结构和载流子收集特性有望实现以低成本的硅制备高效率电池,受到了人们的广泛关注。本论文采用实验和模拟计算相结合的方法研究了硅基径向结微米柱电池和传统的平面电池在减反吸收效果以及电池的各项性能参数上的表现差异,讨论了材料质量与微米柱结构尺寸对于电池性能的影响。主要得到了以下结果：1)将产业中常用的化学腐蚀法和实验室使用的ICP刻蚀法相结合,得到了具有粗糙表面的微米柱结构,能够起到引入多次反射从而降低整体反射率的作用。实验与模拟计算结果均表明绒面微米柱结构与传统平面绒面结构相比具有更好的减反吸收效果。2)微米柱电池表现出复杂的反射率特性。在入射光的波长为500nm左右时,微米柱半径r=6μm径向结电池与r=12μm的径向结电池相比,反射率降低40%以上;而在800nm附近,r=12μm则比r=6μm微米柱结构的反射率低14%以上。通过分析不同波段的入射光所生成的载流子的收集概率,我们发现半径较小的微米柱电池因为在更为“重要”的短波区具有更好的吸收特性,从而能够表现出更好的减反吸收特性。3)径向结结构可以有效提升电池的短路电流和转换效率,提升幅度分别超过16%和10%。比较了绒面微米柱电池和平面电池在反射率、EQE、IV特性曲线和转换效率等性能参数上的表现差异,证实了绒面微米柱结构可以有效的提高电池性能,其中对于Isc和转换效率的提升最为突出。4)改变微米柱的半径发现,r=9μm和r=12gm的微米柱电池相比,外量子效率提升幅度超过10%(900nm左右),而短路电流的提升幅度超过3.5%；改变材料的少子寿命后发现,少子寿命为1.0μs的多晶硅材料相比于少子寿命为0.5μs的材料制备的微米柱电池,外量子效率有10%左右的提升(900nm左右),而短路电流也提高了6.4%以上。由于受到结区质量和栅线电极接触电阻的影响,半径较小的微米柱电池未表现出更高的转换效率。但是根据Isc*Voc的结果,我们认为半径较小的微米柱电池在制备低成本高效率的电池上具有更大的发展潜力。5)将硅基微米柱电池的转换效率提高了20%。我们在实验中使用了少子寿命为0.5μs和1.0μs的低质量多晶硅材料,将实验室工艺和产线工艺相结合,获得了转换效率超过14%(远高于国际上报道的单晶硅12%和多晶硅7%的转换效率)的微米柱径向结电池。考虑到若是进一步改善微米柱径向结电池的制备工艺(如表面电极的设计),其效率还有望得到更大提升。这样的结果说明了目前的产线工艺可以用来制备高质量的微米柱电池,为径向结电池的大规模应用奠定了基础；同时也证明了径向结电池在制备低成本高效率电池上具有很大的潜力。