随着晶硅电池双面发电技术的兴起,电池背面的性能调控受到光伏行业的广泛关注。将Ag纳米颗粒（Ag-NPs）有机结合到电池结构中,利用局域表面等离子体共振（LSPR）效应来增强光电转换性能已成为该领域的研究热点。不同尺寸Ag-NPs发挥的作用和方式不同,常用的尺寸集中在50-300nm或10nm以下:前者由于较大的散射截面,能够增加光在吸收材料中的光程;后者则依赖强烈的近场效应,能促进活性层中载流子的生成。10-50nm范围的颗粒因为过于强烈的材料吸收,通常被认为不适合应用于光伏器件。然而,近期本课题组的实验表明,该尺寸下Ag-NPs优势在于:能够嵌入双面钝化发射极和背面电池（PERC）的背面多层纳米膜中,在不影响膜层沉积质量的前提下形成的LSPR复合膜结构。该结构可以实现电池背面性能的增益,同时调控电池背面外观的色彩;另外,实验中提出的选择性化学沉积法与产线工艺匹配度良好,无需调整其他生产流程,具有较好的应用前景。基于以上研究背景,本文通过有限元仿真对LSPR复合膜结构进行了深入模拟研究。主要研究内容和研究结果总结如下:首先,本文建立了四种典型颗粒模型,分别针对均匀介质与层状介质下的单一及周期性颗粒阵列结构。其中层状介质中的颗粒阵列结构模型能够直接应用于LSPR复合膜结构。因为本文研究对象的尺寸特征,常规方法计算的曲线出现剧烈震荡,无法与实验对照。文中对该模型进行网格尺度与计算域的优化,结果表明,将改良后的模型应用于仿真,使得计算曲线平滑且可靠。其次,我们从单颗粒的准静态近似分析切入,拓展到二维Ag-NPs的尺寸与周期特征对LSPR效应的影响。另外介绍了 Yamaguchi有效介质模型,并将理论结果与仿真结果进行对比。结果表明,颗粒间耦合作用与LSPR效应有很大的关联:高颗粒密度导致共振多级峰出现,造成宽波段内的光学损失;低颗粒密度使得颗粒间耦合作用减弱,可近似为单颗粒情况处理。Yamaguchi有效介质模型能说明颗粒与所在介质层形成复合结构,表现出整体性质。尽管定性计算结果与仿真结果一致,但计算精度不足,所以用仿真模型来分析本文研究对象是必要的。最后,我们借助仿真研究了三种具体的LSPR复合膜结构。通过有效介质模型对光学调控机制作出解释,并将该机制运用于光谱响应的调控,以达到电池背面色彩设计的目的。结果表明,颗粒的LSPR效应与多层薄膜耦合后呈现一种特殊的干涉效应,在特定的结构参数下,可以弥补吸收造成的光学损失。三组模型中,10 nm的Ag-NPs在嵌入电池背面SiNx层后,其表面加权反射率降低0.44%,背面短路电流密度增加0.08 mA/cm2,且电池背面的颜色呈现罕见的紫色调,较好地验证了之前的实验结果。相比通过调节背面介质层厚度获得相同的背面外观,利用LSPR复合膜机制来实现玫红色外观能避免8.07%的反射损耗。综上,本工作将Ag-NPs与双面PERC电池背面介质层结合构筑复合纳米膜结构,借助优化后的有限元仿真模型详细讨论了该结构对电池光学、电学以及美观性等方面的影响,并通过光学调节的内在作用机制实现例了色彩与效率的平衡。以上结果为LSPR复合膜结构的设计提供了理论支持,有望推动双面PERC电池在光伏建筑一体化（BIPV）领域的应用。