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太阳电池大规模应用应当具备两个条件:一是成本低,二是效率高。微晶硅薄膜太阳电池不仅具有原材料丰富、低温成膜技术成熟、工艺相对简单等特点,而且还能在廉价的衬底上实现大面积的生产,使得微晶硅薄膜太阳电池具有低成本优势,但是其较薄的光吸收层降低了光吸收,进而使得微晶硅薄膜太阳电池光电转换效率偏低。在当前光伏领域,利用金属纳米颗粒表面等离激元陷光技术来提高薄膜太阳电池的光吸收效率引起了广泛的关注。本学位论文首先综述了太阳电池光管理技术,并重点介绍了金属纳米颗粒表面等离激元在太阳电池中的应用,然后,采用基于有限元法(FEM)的COMSOL数值模拟软件研究了金属纳米颗粒以及核壳纳米结构的光散射特性,最后,为微晶硅薄膜太阳电池设计出了宽光谱陷光结构。得到的主要结论如下:1、金属纳米颗粒光散射特性研究:模拟并计算了不同尺寸的球状纳米颗粒的光散射性能,结果表明:与Au、Cu相比,Ag和Al纳米颗粒具备高散射,低吸收的特点。作为散射中心,球状纳米颗粒的半径在100 nm左右为宜,与球状纳米颗粒相比,半球状和圆柱状纳米颗粒的耦合效率较高,但其散射截面偏低。2、核壳纳米结构光散射特性研究:Al@Al2O3核壳结构中很薄的氧化层(2 nm)对金属核壳纳米颗粒光散射性能影响很小;相同尺寸下,Al@Ag核壳结构比Al的光散射性能更优;Si O2@Ag核壳结构的性能很大程度上受到壳层厚度以及壳层材料的影响。3、微晶硅薄膜太阳电池宽光谱陷光结构的设计:在微晶硅薄膜太阳电池前表面设计了周期性分布的Al纳米颗粒陷光结构,当颗粒半径R为50 nm,周期P为250 nm时,与参考电池相比,陷光结构太阳电池对AM1.5光谱光吸收提高百分比Eabs为9.78%,其中短波部分光吸收提高明显;当颗粒R=100 nm,P=500nm,总的光吸收提高百分比Eabs为12.76%,其中中长波段光吸收显著改善。利用不同尺寸的Al纳米颗粒,为微晶硅薄膜太阳电池设计出了一种双周期陷光结构,其光吸收提高百分比Eabs高达25.7%,达到了微晶硅薄膜太阳电池宽光谱陷光的要求。最后,结合不同波段的光吸收率和电磁场分布分析了电池的陷光机理。