太阳能具有取之不尽用之不竭、无污染、分布广泛等优点,因此成为近年来新能源领域的研究热点。传统的太阳能电池由硅晶片制作而成,因其具有光电转换效率高以及稳定性和可靠性好的优点,成为了当前市场上的主流太阳能电池。但是,硅晶片太阳能电池的硅片层厚度为上百微米,需要使用大量昂贵的硅晶片,因此这就造成了硅晶片太阳能电池价格居高不下的现状。　　近年来,薄膜太阳能电池（活性层厚度一般在几百纳米到几个微米之间）的兴起给太阳能电池的大规模应用带来了新的希望。薄膜太阳能电池活性层一般沉积在玻璃、塑料、不锈钢等廉价的衬底上。活性层材料除了有多/非晶硅、砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒、还有染料敏化材料以及有机半导体材料。本文着重研究如何提高非晶硅薄膜太阳能电池的光吸收效率,非晶硅薄膜太阳能电池所需硅材料不到硅晶片太阳能电池的1％,并且制作工艺更加简单,极大降低太阳能电池的整体价格。　　然而,非晶硅薄膜光吸收效率低下的缺点阻碍了非晶硅薄膜太阳能电池光电转换效率的进一步提高。目前,利用金属纳米结构来提高薄膜太阳能电池效率的方法越来越受到研究人员的重视:在太阳能电池中加入金属纳米结构,利用金属表面等离子体共振来增强活性层光吸收效率。这其中最为引人瞩目的是金属光栅结构,金属光栅结构不仅可以激发金属表面等离子体还能将入射光耦合成光波导模式。将金属光栅制作在活性层上表面,可以激发金属表面等离子体共振,但是这种金属光栅会吸收和反射入射光,从而导致电池整体的增强作用并不明显。而将金属光栅制作在活性层下表面,则长波段入射光可以和下表面的金属光栅相互作用,不过,制作在电池下表面的金属光栅结构不能实现短波段入射光的吸收增强。除了采用金属光栅,电介质光栅凭借着其不产生反射,不吸收入射光能量的优点也越来越受到研究人员的关注——电介质上光栅虽然不能激发等离子体共振,但是其依然能够通过散射来提高活性层对入射光的吸收。　　本文提出一种新型薄膜太阳能电池结构,它由电介质上光栅和金属下光栅结合而来。同时,本文采用FEM有限元分析法研究了这种太阳能电池在300-900 nm波段的吸收。研究结果显示本文提出的薄膜太阳能电池在短波段和长波段的吸收增强分别来源于两种不同的机制。对于波长在300-550 nm的入射光,电介质上光栅起着主要作用,电介质上光栅可以将入射光散射入活性层,不仅可以减少ITO/活性层界面的反射,还可以增大入射光在活性层中的传播距离,甚至偶合成在活性层内传播的光波导模式。对于波长在550-900 nm的入射光,金属下光栅可以将入射光偶合成SPPs模式或者光波导模式来增强长波段入射光吸收。另外,在某些长波段,我们还观察到了电介质上光栅和金属下光栅之间的相互作用,这种相互作用极大地增强了活性层的光吸收效率。这种新型上下双光栅结构的太阳能电池的增强性能优于另外两种单一光栅以及平板太阳能电池。