纳米硅也叫微晶硅，这种硅薄膜材料是由纳米硅晶粒、晶粒间界和非晶相共存的混合相材料，一般都存在微空洞，其带隙随着晶相比的不同，由1.2eV到1.7eV连续可调，且几乎没有光致衰退效应。纳米硅薄膜太阳电池兼有晶体硅电池的高稳定性和薄膜电池的低成本优势，因此被认为是硅基薄膜太阳电池的下一代技术。尽管这种材料已经研究了多年，一些问题尚待进一步研究解决，如其微结构，光电特性等。本论文是在理解a-Si:H材料的能带结构等因素对光生载流子的产生、输运、复合等微观过程的影响和Mott-Davis模型的基础上，通过建立基于pin结构的非晶硅和纳米硅薄膜太阳电池的理论模型，采用数值模拟的方法，在AMPS-1D程序环境下，对其进行理论模拟计算。主要研究了纳米硅作为本征层的电池性能，并对其进行了优化。通过对数值模拟结果的分析，得到以下主要结论：（1）对非晶硅pin结构太阳电池的研究：在电池的p、n型材料相同的条件下，分别对本征层为纳米硅和非晶硅电池输出特性进行比较。由于纳米硅材料是一种两相材料，具有低的迁移率和光稳定性，有利于载流子的收集。这样会提高电池短路电流Jsc填充因子, 从而使其具有较高的输出效率，效率达到了8.389%。（2）分析研究了电池结构中本征层为纳米硅材料的晶化率对电池性能的影响，研究结果表明：随着晶相成分的增大，电池的开路电压逐渐减小，短路电流逐渐增大，填充因子有降低的趋势，电池的效率随晶相比的增大而减小。（3）由于p/I、I/n界面存在晶格失配，这样就会使自由载流子复合几率提高，从而影响电池的性能。为此我们在界面处加入纳米硅缓冲层来改善电池的性能，从而得到转换效率为8.622%比没有缓冲层电池提高0.233%。