利用纳米结构对太阳光进行操控和管理是近年来提高光伏器件效率的一种非常行之有效的方法。设计了一种具有银帽子的硅纳米线结构,实现了对太阳光的宽光谱高效聚集。在一定覆盖度下,基于这种结构的太阳能电池可以获得比纯硅纳米线电池提高16%的光电流密度。提出了径向结硅纳米线太阳能电池应用中确定纳米线最优化长度和构型的方法,并获得其最佳结构构型;建立了硅纳米线的光管理性能与其尺寸特征的基本经验公式,为硅纳米线在新型太阳能电池中的应用奠定了理论基础。设计了新型具有高效染料吸附、光散射及快速电子传输的TiO₂纳米材料,构建具有高效光吸收及快速电子传输的光阳极,在不提高材料成本的前体下极大地提高了电池光电转换效率。设计并制备了新型Si O2/PEDOT-PSS透明对电极,将其应用到双面染料敏化太阳能电池中,获得了较高的效率（相对于单面电池效率提高了近40%）。计算了介孔结构钙钛矿太阳能电池中的光吸收分布,发现介孔层中钙钛矿的吸收较少,吸收的主体为纯钙钛矿覆盖层。同时发现,当添加有机空穴传输材料情况下,钙钛矿层中尤其在长波段的吸收明显降低。这些结果证明了钙钛矿覆盖层及无空穴传输材料的结构在光学上的优势。基于这些研究,设计了基于界面修饰的钙钛矿太阳能电池,并有效提高了电池光电转换特性。