太阳能电池直接将光能转化为电力,为满足日益增长的全球能源需求提供了一个切实可行且可持续的解决方案。受益于半导体技术的进步,太阳能电池发电成本已经达到可以与全球许多国家的消费电力价格相竞争的程度。进一步提高太阳能电池光能利用率可以进一步提升太阳能电池的竞争力。首先,介绍砷化镓薄膜太阳能电池的研究背景,进而讲述了纳米结构陷光增效技术的原理及其研究现状,最后阐述了本论文的研究目的和意义。本文利用基于有限元法的仿真软件COMSOL Multiphysics系统研究了金属纳米结构和电介质纳米结构对太阳能电池光电转换效率的影响。通过光管理和载流子管理对相应的机理进行解释,为今后用于太阳能电池增效的纳米结构的制备和应用奠定了良好的基础。其次,介绍了基于波动方程和载流子输运方程组的光管理和载流子管理的概念和仿真理论,并简单介绍基于有限元法的建模方法和步骤,为接下来的电池模型计算提供了理论指导。再次,利用COMSOL Multiphysics在砷化镓太阳能电池上表面构建银金属球形纳米粒子层和氮化硅渔网形纳米结构层。通过网格扫描的方法优化纳米结构的几何参数,并通过光管理和载流子管理分析其陷光增效原理和影响。最后,通过COMSOL Multiphysics构建钝化层为铝镓砷的砷化镓薄膜太阳能电池,并研究氮化硅纳米锥结构和二氧化钛纳米锥结构以及氟化镁-硫化锌双层减反射膜对这种薄膜太阳能电池光电性能的影响,最后针对纳米结构提高太阳能电池陷光能力的机理进行了讨论。