提高晶体硅电池光电转换效率,关键在于如何实现对太阳光的高效吸收和增强光生伏特效应。如何提高晶体硅电池的吸光率、增强其光生伏特效应、降低生产成本是晶体硅电池领域的研究热点。在太阳能利用研究领域,吸光结构对太阳能电池的光电特性影响很大,光功能织构表面的研究已经成为国内外学者研究热点。采用传统的制绒技术在晶体硅表面直接加工出陷光织构,虽能够提高晶体硅电池的吸光率,但也会产生新的表面缺陷而引起晶体硅电池光生伏特效应下降。因此,表面光功能织构的设计及制备成为高效晶体硅电池研究的热点和难点。本文分析晶体硅电池常规光功能织构制备遇到的瓶颈问题,提出了一种光面晶体硅复合三棱锥光功能织构膜的吸光结构。首先创建了光线在三棱锥光功能织构膜外表面反射损失和内表面折射损失的数学模型,优化复合结构光功能织构膜的三棱锥侧面倾角;结合三棱锥织构膜的制备工艺,对该织构膜的结构参数进行优化设计。其次,研究了光功能织构膜凸三棱锥原始模芯的超精密切削,利用精密电铸工艺制备凹三棱锥织构的工作模具,采用UV压印工艺制备三棱锥光功能织构膜;并分析了制备精度对三棱锥织构膜光学性能的影响。此外,通过对比绒面单晶硅电池、光面单晶硅电池和光面晶体硅-陷光膜复合电池的光电特性,综合评价了光面晶体硅-陷光膜复合吸光结构的性能。研究结果表明:光线照射到三棱锥光功能织构膜外表面,经过三棱锥侧面的多次折射,绝大部分光线会进入织构膜内;从三棱锥织构膜内向上逃逸的光线,大部分可通过三棱锥内表面的逆反射返回织构膜;把三棱锥织构膜复合在光面晶体硅电池上,优化得出三棱锥的侧面倾角β=56.5°时,复合结构的反射损失最低Rmin=4.6%。结合光功能织构膜大面积制备工艺,选取三棱锥微结构侧面倾角β=56°(三棱锥谷底夹角α=68°),确定光功能织构膜的三棱锥底边长为115μm。采用单点金刚石精密刨削凸三棱锥织构原始模芯(尺寸20mm×20mm),其三棱锥侧面粗糙度达到Ra9.2nm,并通过超声空化去除了原始模芯三棱锥谷底处的微细毛刺。采用精密电铸工艺反向复制凹三棱锥织构子模,其三棱锥侧面粗糙度可达到Ra14.5nm,通过拼接技术把小面积凹三棱锥织构子模拼接成工作模具(尺寸200×200mm)。采用UV压印技术制备凸三棱锥织构膜,其三棱锥侧面粗糙度为Ra18.9nm,满足了几何光学镜面反射要求。考虑三棱锥织构膜制备缺陷的影响,计算陷光膜-光面晶体硅复合结构的光学损失为5.75%。提出了将均匀系数用于量化表征绒面单晶硅电池金字塔织构的均匀性,并应用均匀系数优化单晶硅片的制绒工艺参数,获得绒面单晶硅电池光电转换效率最高为19.63%。采用化学抛光和化学机械抛光(CMP)方法分别制备光面单晶硅电池,实验得出:采用CMP方法制备的光面单晶硅电池,可获得光生伏特效应最佳的电池片,把陷光膜复合在光生伏特效应最佳的光面单晶硅电池片上,得到光面晶体硅-陷光膜复合吸光结构电池的光电转换效率最高为20.68%,比最佳绒面单晶硅电池的光电转换效率提高了1.05%。所创建光面晶体硅-陷光膜复合的吸光结构及其特性理论,为阐明太阳辐射能在复合结构电池内的传递和转换提供理论基础,可解决光面晶体硅电池高反射损失与绒面晶体硅电池低光生伏特效应问题,对高光电转换效率复合结构的太阳能电池研发提供了重要理论依据和工程应用指导。