太阳能电池是一种利用光生伏特效应将光能直接转化成电能的器件。从光学角度出发,增强电池片的陷光能力是提升太阳能电池转换效率的一种手段。除了应用减反射膜降低反射率,在电池片表面制备出绒面结构也是减少反射的一种方法。从理论上来说,制约电池片陷光能力的不只有反射损失,还有逃逸损失和透过损失等。在研究太阳能电池陷光能力时,如果只考虑到正表面绒面结构的设计是具有一定局限性的,穿过电池片基底的光线还会受到背表面绒面结构的作用而影响了逃逸损失和透过损失的大小,所以一个电池结构整体的陷光能力是正背面绒面结构共同决定的。在晶体硅太阳能电池薄片化的趋势下,背表面绒面结构对陷光能力的影响比例会进一步增加,因此对于太阳能电池正背面绒面结构匹配的研究越来越重要。针对硅基太阳能电池绒面结构的研究有很多,但研究的重点基本都是只关注电池片的正表面,即只考虑了正表面绒面结构减反射的效果。如钝化发射极及背面技术(PERC)电池中的背抛光工艺追求完全平整的背表面,这就忽视了背表面结构在电池片整体光学性能中的作用。本文的研究内容综合考虑了电池片正背面的绒面结构,定量地分析不同正背面绒面结构组合如何去影响电池整体陷光能力以及影响程度的大小。硅基太阳能电池的表面绒面有多种结构,在综合考虑光电平衡和实际制程后,本文认为具有实际应用价值的结构主要有正金字塔结构,倒金字塔结构和V型槽结构。本文利用射线追踪模拟的方法,计算了上述三种绒面结构在不同正背面类型及角度组合下所能达到的光学性能,着重分析了双面倒金字塔绒面结构和双面V型槽绒面结构,同时结合金属催化刻蚀法对倒金字塔绒面结构的实际应用,给出优化了的双面倒金字塔绒面结构组合,并做了光学和电学上的实验验证。双面V型槽绒面结构具有独特的光学性质。模拟结果表明正背面V型槽的延伸方向相互垂直时可以普遍提升结构整体对直入射光线的陷光能力,这得益于正面的V型槽对入射光线的偏转,使得穿过基底的光线在背面V型槽的延伸方向上可以发生多次反射,从而减少了透过损失和逃逸损失。当正背面V型槽延伸方向相互平行时,结构整体的陷光能力则比较差。对于双面倒金字塔绒面结构,模拟了不同角度组合下所能达到陷光性能,对其中的光学收益和各项光学损失做了深入分析,并主要考虑了在金属催化刻蚀方法下倒金字塔角度为54.74°时的情况,认为制备PERC电池时追求背面完全抛光的做法并不是光学最优的设计。分析结果表明,在正面倒金字塔结构角度保持54.74°时,相对于背面完全平整时的情况,在背面匹配上10°到20°左右的小角度倒金字塔结构可以使整体的光学收益提高约1.66%(与基底厚度有关)。本文利用铜金属催化刻蚀的方法制备了双面倒金字塔的样品,对预处理步骤进行了优化,获得了可以调控倒金字塔角度的工艺,实验结果与模拟结果基本一致。本文从理论模拟和实验上说明了硅基太阳能电池正背面结构匹配的重要性,文中的仿真内容和实验验证对高效硅基太阳能电池绒面结构设计和绒面结构调控提供了一种新的思路。