减少光学和电学损失是设计高效电池时要考虑的两个主要方面:一方面,通常采用减反层和有效的陷光结构来增加光吸收;另一方面,通过减少器件的复合率来改善电池的电学性能,从而最终实现光学和电学性能的最优化。最近,硅纳米结构由于具有优异的减反和陷光效应而受到了广泛关注。研究表明应用这种结构有望减少硅材料的使用数量和降低使用时其的质量。因而很多研究者致力于硅纳米结构太阳电池研究,为我们提供了很有价值的参考依据。然而,硅纳米结构太阳电池的效率通常低于常规工艺生产的电池。研究人员认为一方面由于高体表比会导致高表面复合;另一方面,最新研究结果表明除了表面复合,近表面俄歇复合在限制光生载流子收集及硅纳米结构太阳电池效率上同样起到很重要的作用。俄歇复合来源于扩散过程在硅纳米结构表面形成的重掺杂区域。在重掺杂的硅纳米结构中,与表面复合相比,这种近表面俄歇复合占据了主导地位。因此,电学性能的恶化抵消了光学性能提升的效果。要提高硅纳米结构太阳电池的性能,首要任务就变成抑制载流子的复合。表面钝化方式,例如,热氧化,碳薄膜钝化,以及氯离子处理,被用于提高硅纳米结构的电学性能。然而,这些钝化方式只对硅纳米结构的表面复合起作用,对占据主导地位的俄歇复合的影响不大。为了减少硅纳米线太阳电池近表面复合,同时维持其良好的陷光效果,我们在这里提出一种有效的介质钝化方式。我们通过sio2/sinx叠层钝化方式来抑制载流子的复合,这种钝化方式通过减少重掺杂硅纳米线的shockley-read-hall(srh)复合和近表面俄歇复合从而实现良好的钝化效果。此外,我们详细研究了不同钝化方式和硅纳米线长度对有效少数载流子寿命,反射,载流子复合特性以及电池性能的影响。最终,我们在125×125mm2尺寸单晶硅片上按照常规工艺生产过程得到了转换效率为17.11%的硅纳米线太阳电池,这在2013年是当时在大面积硅片上制备的效率最高的硅纳米结构太阳电池。为了抑制硅纳米结构的电学损失,除了通过钝化层来饱和表面缺陷和悬挂键外,还可以采用轻掺杂来减少俄歇复合和通过调控硅纳米结构形貌来实现。在这三种方法中,调控硅纳米结构形貌,包括调控主要的结构参数(填充因子,周期,直径等),不仅是跟目前生产过程相适应的一种,同时还是调控光吸收和表面积增加因子af/a(与表面复合和俄歇复合相关)的简单方法。因此,我们提出一种简单而有效的ag辅助化学刻蚀和碱修饰方法,来调控硅纳米结构的表面形貌和表面积增加因子af/a,可以实现硅纳米结构的直径和深度从几十纳米变化到几百纳米,从而在硅纳米结构多晶硅太阳电池上同时实现良好的光学和电学特性。我们详细研究了反射,载流子复合以及电池性能随表面增加因子af/a的变化。通过对这些因素的定量分析,我们成功制备了比常规电池片效率高的硅纳米结构多晶硅太阳电池,其反射率为4.93%,表面复合速率为6.59m/s,在156×156mm2大尺寸硅片上的认证效率为17.75%(tüv公司认证,认证号为no.15067482.001),比常规酸制绒电池效率高了近0.3%。此外,我们也比较了硅纳米线结构和硅纳米孔结构太阳电池的光学和电学性能。发现在相同表面积增加因子AF/A的情况下,硅纳米孔结构的光学性能更好;在相同反射率的情况下,硅纳米孔结构的电学性能更好。同时实验表明在制备电池过程中,硅纳米线结构会受到部分破坏。最后电池性能结果表明,相比硅纳米线太阳电池,硅纳米孔结构电池性能更佳。由于硅纳米结构制备及硅纳米结构太阳电池的制备过程都是在目前的生产过程中完成,我们的工作表明存在大规模生产高效硅纳米结构太阳电池的可能。