太阳能电池的开发和使用是减少化石能源消耗与缓解环境问题的重要解决方案。然而占据市场主要份额的硅基太阳能电池高成本、低效率的问题是制约其推广和应用的关键。具有大面积、低成本纳米陷光结构的高光效硅基超薄太阳能电池是未来高效率太阳能电池研究和发展的方向之一。本文将基于自组织生长阳极氧化铝(AAO)纳米结构引入硅基超薄太阳能电池,设计了表面具有AAO纳米结构的单光栅硅基超薄太阳能电池和表面与底部同时具有AAO纳米结构的双光栅硅基超薄太阳能电池,并以理想的光生电流Jph研究AAO纳米结构对太阳能电池光吸收的影响。同时,还提出了一种基于多孔阳极氧化铝低成本、大面积制备纳米结构的方案,并依据仿真优化的结果进行实验探究。主要的研究内容和成果包括以下几个方面:(1)利用FDTD Solutions软件分别研究了圆柱形、圆锥形、抛物线形AAO纳米结构对单光栅硅基超薄太阳能电池光吸收性能的影响规律。结果表明,随着结构周期的增加,Jph逐渐增大。Jph对圆锥形与抛物线形AAO纳米结构的填充因子与高度具有较低的敏感度。在优化参数下,三种AAO纳米结构对太阳能电池光吸收的提升超过抗反射膜33%。(2)以PEC代替Ag研究底部金属光栅分别为圆柱形、圆锥形、抛物线形AAO纳米结构时,光栅参数对双光栅硅基超薄太阳能电池光吸收的影响规律。结果表明,随着结构周期的增大,底部金属光栅在0.6μm～1.1μm波长范围的吸收明显增强,且Ag光栅的寄生吸收降低。Jph对圆锥形与抛物线形AAO纳米结构的填充因子均具有较低的敏感性,而对高度的敏感性则是随周期的增加而降低。结合表面小周期AAO纳米结构,经过优化的双光栅太阳能电池在0.3μm～1.1μm波段的吸收大大提升。(3)提出了一种基于AAO的低成本、大面积制备纳米结构的实验方案。实验中以AAO为模板,采用热蒸发技术在硅基表面生长金属纳米结构,并以其为掩膜刻蚀制备硅纳米结构,同时对目前实验中出现的问题进行分析。