● 摘要
本论文研究内容主要包括两个部分：第一部分是尺寸可控的铝纳米坑织构制备及其光散射特性的研究。采取电化学阳极氧化和湿化学腐蚀的方法在草酸、磷酸以及柠檬酸等电解液中制备出了铝纳米坑织构。通过调节阳极氧化过程中的电解质种类、外加电压、电解液浓度以及氧化时间等电化学阳极氧化参数实现了铝纳米坑织构的尺寸调控。另外，讨论了电解液浓度和氧化电压对铝纳米坑平均直径和平均深度的影响，并通过紫外可见近红外分光光度计和光散射仪结合时域有限差分法（FDTD）研究了铝纳米坑织构对光的反射和散射特性。第二部分利用时域有限差分法结合第一部分的研究结论设计了柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池，通过仿真计算对电池的背反射电极的纳米坑织构进行了优化，研究了纳米坑织构对柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池光吸收的影响，并利用等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）在铝纳米坑织构表面制备出了非晶硅薄膜太阳电池，通过电流-电压（J-V）及量子效率（QE）测试分析了电池的光电性能。通过研究得出以下结论：
(1)通过改变阳极氧化参数实现了铝纳米坑平均直径的尺寸调控，最小尺寸可到60 nm，最大尺寸可达1080 nm；
(2)在氧化电压为280V条件下，对于柠檬酸来说电解液浓度对纳米坑直径的影响相对较小，且在浓度为2%柠檬酸的电解液中制备的纳米坑平均直径最大且达到了760 nm；
(3)铝纳米坑织构表面纳米坑的平均直径和深度随阳极氧化外加电压的升高而变大，且平均直径的变化幅度大于平均深度的变化幅度；
(4)铝织构表面纳米坑平均直径越大，反射率越低。铝纳米坑织构表面的纳米坑平均直径越大光散射越强，且随着散射角的增大而减小；
(5)通过FDTD对近场和远场特性进行计算。结果表明：对636nm的入射光波，随着铝纳米坑平均直径的增大，铝纳米坑织构表面的近场减弱，远场散射逐渐增强。在400nm～800nm波长范围内，随着铝纳米坑平均直径的增大，远场散射逐渐增强，且趋于大角度和长波长范围；
(6)通过FDTD对不同织构铝背电极的非晶硅薄膜电池的光吸收率进行计算，优化出的最佳电池铝背电极的纳米坑尺寸为1080 nm。这种具有纳米坑尺寸为1080 nm的铝织构作为非晶硅薄膜太阳电池的背电极，可以有效地使电池对光的总吸收率在200 nm～1100 nm波长范围内提高了16%；
(7)通过实验，与无织构铝背电极的非晶硅薄膜太阳电池相比，具有纳米坑织构的铝背电极的非晶硅薄膜太阳电池的短路电流密度提高了8%，填充因子提高了1.69 %，电池的效率提高了0.59%。