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在太阳能电池发展过程中,各国研究人员基于不同材料开发了多种太阳能电池,低成本、高光电转换率是所有太阳能电池追求的终极目标,也是拓宽太阳能电池应用领域和解决能源短缺问题的关键所在。本文基于等离子体再聚合技术并行加工了一种复合纳米森林结构,在此基础上设计并制备了复合纳米森林径向PIN结非晶硅薄膜太阳能电池。该电池充分利用了金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,可以有效提高非晶硅薄膜太阳能电池的光生载流子数量,有望在极薄的太阳能电池上实现较高的光电转换率。本文主要研究内容如下:(1)复合纳米森林结构的制备。采用等离子体再聚合技术,结合干法刻蚀、湿法腐蚀及金属溅射的方法制备了复合纳米森林结构,并对纳米森林结构的形貌、高度、周期以及金属纳米颗粒的尺寸、间距等参数进行了调控。(2)复合纳米森林结构的光学特性研究。从理论上深入研究了金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,并使用COMSOL Multiphysics软件仿真了复合纳米森林结构在200-2500nm波段范围内的光学特性;在此基础上,对实际结构进行了相关测试;此外,还对复合纳米森林结构的光学特性进行了调控。(3)复合纳米森林径向PIN结非晶硅薄膜太阳能电池的设计与制备。结合金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,设计了两种新型复合纳米森林径向PIN结非晶硅薄膜太阳能电池结构,并从理论上深入研究了其高光电转换率的机理,最后探索了相关制备工艺。综上,本文基于等离子体再聚合技术设计了新型复合纳米森林径向PIN非晶硅薄膜太阳能电池,该电池充分利用了金属纳米颗粒的表面等离激元效应和纳米森林结构的陷光效应,可以极大地提高光生载流子的数量;同时,该电池创新性地利用径向PIN结有效缩短了少数载流子的传输距离;此外,电池的整个制备工艺简单便捷,通过本文的研究有望实现低成本、高转换率非晶硅薄膜太阳能电池的批量制备。