能源危机和环保的要求使得高效太阳能电池的研究成为各国科技工作者关注的焦点。紧紧围绕提高光电转换效率和降低生产成本两大目标的各种新型太阳能电池的研究工作，一直在各发达国家及一些发展中国家积极进行。所谓新型太阳能电池，是指用新材料、新结构和新工艺制造的太阳能电池。目前晶体硅高效太阳能电池和各类薄膜太阳能电池是全球新型太阳能电池研究开发的两大热点和重点。　　在特定的气体氛围下，用一定能量密度的飞秒激光连续照射单晶硅片表面，可制备出表面具有准规则排列微米量级锥形尖峰结构的微构造硅材料，它具有良好的光电特性，并且易掺杂形成中间杂质带。这一新材料有奇特的光电性质，如对0.25μm到近16μm波长的光有强烈的吸收，具有良好的场致发射特性等，为硅提供许多新的功能。Mazur教授预言这种新材料相当于60年前的半导体，在探测器，传感器，显示技术及微电子等领域都有重要的潜在应用价值，尤其在高效太阳能电池领域具有其他材料无可比拟的优越性。　　本文首先利用几何光学中光的传输理论，研究了微构造硅材料的陷光特性，以及其表面准规则排列的微米量级锥形尖峰结构的形状和密度对反射次数的影响。获得微构造硅的表面准规则排列的微米量级锥形尖峰结构的高度越高、间距越小和底角越大，它的陷光效果就越好的结论。然后在四能级光吸收模型下，以硅中引入硫族杂质为特例分析微构造硅对太阳光利用的增强，详细研究了在硅的禁带中引入两个不同硫族杂质中间能级时的电离能与光损失的关系；在最小光损失处利用细致平衡理论计算了微构造硅中间带太阳电池理论转换效率，以及离化效应对光电转化效率的影响。计算结果表示在掺入S+(0.614eV和Se20(0.206eV)，S20(0.188eV)和Te+(0.411eV)，Se20(0.206eV)和Te+(0.411eV)的双能级处出现最小光损失分别是0.3334，0.3319，0.3322；最小光损失处对应的太阳光极限转化效率为70％左右，并且浅杂质能级比掺入深能级光电转化效率要好一些；离化效应对光电转化效率的影响很微小。　　在此基础上建立适宜的微构造硅中掺有硫和氧杂质能带模型，利用多重能级的广义统计学，基于两个邻近的热平衡占有率之间的统计关系和电中性条件，结合电子和空穴浓度计算式，推导出了当施主和受主同时存在时，决定费米能级的非线性方程式(此公式具有普适性)，分析了其影响因素。然后利用细致平衡理论计算了此种材料对应的杂质光伏太阳电池理论转换效率，讨论了含氧杂质能级和不含氧杂质能级对杂质光伏太阳电池理论转换效率的影响，得出了不含氧的情况下的杂质光伏太阳电池理论转换效率比含氧提高了10％左右，这说明了氧在硅中的存在对做太阳电池起到负面影响。最后提出了用飞秒激光辐照硅表面掺杂得到具有强烈光谱吸收特性的微构造硅新材料有望成为杂质光伏太阳电池及其它太阳电池的理想材料。