薄膜太阳能电池是通过光电效应把太阳能直接转化为电能的设备。作为新一代的太阳能电池,薄膜电池具有硅材料使用较少、容易生产制造、弱光条件下吸收性能良好、回收周期短等众多优势,它在解决当前的能源和环境问题方面具有广泛的运用前景。然而在实际的运用过程中,薄膜电池将光能转换为电能的效率比较低下,导致电池的吸收效率远远低于传统应用的晶体硅太阳能电池。同时,相较于化石燃料发电,薄膜电池发电价格高昂,严重的影响和限制了其开发与运用。所以,论文的主要工作为研究纳米硅薄膜的性质和提高薄膜电池的吸收效率。纳米硅薄膜作为薄膜电池光电转换中最重要的组成结构,使其成为了重点研究的对象。纳米硅薄膜的反射与吸收等性质随其厚度的改变而变化,硅薄膜性质的变化将直接影响电池的转换效率及制造成本。针对纳米硅薄膜的厚度会影响薄膜电池性质的问题,采用时域有限差分(FDTD)方法对纳米硅薄膜进行了模拟计算。分析了纳米硅薄膜对入射电磁波的衰减现象,并详细地讨论了纳米硅薄膜的厚度对其反射率、吸收率及其他光学性能的影响。计算结果表明,纳米硅薄膜对入射电磁波存在显著的吸收作用,硅材料的薄膜化有效地增强了其吸收率,厚度为650 nm的硅薄膜在入射光波长为481 nm时吸收率可达0.62,而半无限型体材硅的吸收率仅为0.48。纳米硅薄膜的反射率、透射率与吸收率随其厚度的改变均呈现出明暗相间的条纹结构,表明薄膜干涉效应对其性质有显著的影响。其中,厚度为500 nm的硅薄膜在宽光谱范围内拥有较高的吸收率,适用于薄膜太阳能电池等其他光电器件方面的应用。根据对纳米硅薄膜的研究成果,薄膜太阳能电池采用了厚度为500 nm的硅层。针对电池硅薄膜层吸收效率较低的问题,提出了运用入射光波与金属纳米粒子(NPs)相互作用产生局域表面等离子体共振(LSPR)增强电池的吸收效率,采用时域有限差分法(FDTD)对薄膜太阳能电池进行了仿真计算。分析了不同几何参数的矩形Ag纳米粒子与Ag背反射膜对增强电池吸收效率的影响作用。计算结果表明,硅薄膜层厚度为500 nm的电池具有较高的吸收效率,通过调整Ag纳米粒子的相关参数,有效地降低了太阳能电池硅薄膜表面的反射损耗,取得最大吸收增强因子为1.35。Ag背反射膜有效地降低了Ag纳米粒子太阳能电池的透射损耗,其最大的吸收增强因子达到1.42。