在传统能源日渐短缺的今天,利用光伏效应将光能转化为电能的太阳能电池已成为开发新能源的有效方法。在诸多种类的太阳能电池中,非晶硅薄膜太阳能电池具有结构薄、吸收效率高、可批量化生产等诸多优点,但是如何最大程度提高吸收性能仍是亟待解决的问题。目前,陷光结构已成为提高太阳能电池吸收效率的常用手段。尤其是金属纳米结构因其特殊的表面等离子体效应,可获得能量的局域增强和吸收光谱的展宽。同时,具有多层材料的薄膜太阳能电池也逐渐走入人们的视线。在吸收层表面镀多层光学性质相匹配的减反射膜可以提高光的入射率;同样的,插入多层背反射电极可以在阻止背电极材料散射的同时,减少光的透射损失。因此,设计特殊的陷光结构和插入多层薄膜已成为获得高效非晶硅薄膜太阳能电池的两种有效途径。本文主要内容及创新点如下:1、基于平板型太阳能电池理论模型,分析比较不同位置与形状的金属纳米结构对太阳能电池陷光效果的影响。通过与平板型太阳能电池性能参数对比,获得高效非晶硅薄膜太阳能电池对金属表面等离子体陷光结构的要求。2、设计由前置ITO余弦型光栅和后置半椭圆形金属背反射结构优化组合而成的超薄非晶硅薄膜太阳能电池结构。前置余弦型光栅结构主要通过散射效应提高太阳能电池在短波段的吸收效率,而金属背反射陷光结构侧重于利用表面等离子体效应提高有源层在长波段的光吸收效率。在垂直光照下,双界面非晶硅太阳能电池结构的吸收效率最高可达到75.36%,比普通平板型57.37%的吸收效率提高了 31.35%。除此之外,考虑了新型陷光结构对入射光角度的敏感性。当入射光角度在0°至68°范围内,此双界面陷光结构都能保持较高的吸收效率。3、基于普通单层太阳能电池结构增加额外的减反层和背电极,进而设计出新型多层非晶硅薄膜电池。同时比较研究了单界面不同位置陷光结构对太阳能电池吸收性能的影响。在垂直光照下,多层平板结构的太阳能电池吸收效率可达到75.36%;具有金属背电极陷光结构的太阳能电池吸收效率可达到80.29%。综上所述,通过将金属表面等离子体应用在普通单层及多层非晶硅薄膜太阳能电池陷光结构的设计,可以获得高效率、宽吸收谱且对入射方向不敏感的新型太阳能电池,为薄膜太阳能电池的制备提供依据和指导。