有效提高薄膜硅太阳能电池光转换效率是清洁能源利用领域的一个重要问题。设计了一种以三角形一维衍射光栅为基础的薄膜硅太阳能电池的背部反射器结构,用以有效提高硅太阳能电池的光转换效率。利用时域有限差分(FDTD)法,从光栅结构形状、倾斜角度、光栅周期以及光栅间隔等4个方面分别研究了薄膜硅太阳能电池下表面的光反射率。结果表明,由等腰直角三角形组成的一维光栅结构的背反射能力最强,合理增大光栅周期也将有助于提高硅太阳能电池的背面光反射率。此外,研究还发现,对于间隔型一维衍射光栅结构,平面波入射光会在和光栅周期对应的波长处发生共振现象。利用该特性,一维衍射光栅结构还可作为一种波长选择器。

利用严格耦合波分析方法和模式传输线理论，对硅薄膜太阳电池结合DBR(Distributed Bragg Reflector，分布布拉格反射器)和衍射光栅的叠层底部背反射器结构进行了优化设计。结果表明，光栅周期、光栅厚度和光栅宽度分别为0.5λg、0.18λg、0.48λg(λg为硅的带隙波长)以及对应的DBR中心波长为0.85μm时，太阳电池对光子的总吸收最强，且总吸收的提高主要来自于对长波光子的吸收增强，提高了薄膜太阳能电池对长波光子的陷光能力。

在光谱椭偏测量中，玻璃基底的背反射会给测量结果造成较大影响。针对平板显示器件玻璃基底表面氮化硅镀膜进行了椭偏测量和模型计算。采用相干背反射模型“空气基底空气”计算并拟合得到与厂商数据符合较好的玻璃基底折射率。对氮化硅薄膜采用Tauc Lorentz色散模型进行了分析拟合，讨论了薄膜与基底界面层、表面粗糙度对光学常数及模型拟合的影响，表明在薄膜与基底间晶格失配的情况下，界面层的引入对改善拟合度是必要的。给出了薄膜体系的光学常数、薄膜结构的分析结果。

根据多光束干涉原理设计出用于薄膜太阳能电池的异型布拉格背反射器(IDBR)。该异型布拉格背反射结构由两对非晶硅(36.5 nm)/二氧化硅(81 nm)分布式布拉格反射器（DBR）结构与三对非晶硅(73 nm)/二氧化硅(162 nm)DBR结构组合而成。讨论了不同结构的背反射器性能，分析了IDBR中心波长与层数的选择依据。采用迭代法计算了IDBR的反射性能。用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在硅衬底上生长出具有5对α-SiH/SiO2结构的IDBR，并测试其反射光谱曲线。实验证明该反射器在420～1400 nm的光谱范围内设计反射率达到87%，在600~1300 nm波长范围内的平均反射率高达91.6%，从而具有显著提高太阳能电池的宽谱吸收效率的潜力。