项目背景随着纳米技术和纳米电子技术的快速发展，金属表面等离子激元（Surface Plasmon polaritons, SPPs）在近年来成为一个新兴的研究方向。SPPs是当电磁波入射到金属与介质表面，在交界面处产生的表面电磁波振荡，其电场强度在金属表面最大，随着垂直于交界面的距离的增大而呈指数衰减。因此，SPPs是一种表面波，它的电磁场被约束在金属与介质交界面附近的范围内。SPPs可以突破衍射极限，把电磁波约束在亚波长尺寸范围内传播。金属材质、亚波长结构及金属表面介质都会对SPPs产生影响，目前，SPPs效应已经应用在太阳能、波导传输、谐振腔、激光放大、传感和成像等多个领域。有专家在2014年提出抗反射层－半导体吸收层－银三层平面结构，其中半导体吸收层的厚度在几十纳米左右。当光波从空气侧入射时，满足波矢量匹配的光波在半导体吸收层和银交界面激励出SPPs，SPPs沿半导体吸收层和银交界面方向传播并被半导体吸收层吸收。该结构可实现对可见光波段（400纳米~800纳米）中满足波矢量匹配的光波100%的吸收率，利用该结构可以实现太阳光能量的有效吸收。但是该结构只能实现可见光波段对某些特定波长光波100%能量的吸收。回音壁模式（whispering gallery modes，WGM）是一种可以绕凹曲面传播的波类型。最初发现WGM是在圣保罗大教堂回音廊里传播的声波。近年来，工作在光波段的WGM谐振腔已成功地被研究及运用于激光器、滤波器、传感器和波混频器等多种光器件中。在上述应用中，WGM谐振腔的品质因数（Q）取值一般较高，范围从105-109，甚至更高，因为高Q值的WGM谐振腔能量泄漏小、频率选择性高，但光耦合进入谐振腔的效率较低。与此相对，WGM同样可以应用于太阳光波段宽带吸波材料，这种应用则要求WGM谐振腔的特性具有高吸收率、低频率选择性和强耦合的特性，即WGM谐振腔Q值较低。有专家在2011年提出一种周期性排列的微晶硅材料球形纳米颗粒，纳米颗粒的厚度在50nm左右，这种几何形状结构具有低Q值WGM谐振模式，能促进太阳光耦合到WGM谐振模式，提高光在微晶硅材料中的光程，从而提高光的吸收率。但是该结构正向和背向导电电极不易加工，使得生产太阳能电池器件较困难；虽然其正向和背向导电电极可分别加工在球形纳米颗粒的上下侧，但由于该结构形状为球形，在加工中极易导致正向和背向电极之间连通而造成短路。当太阳光从空气入射至半导体有源层时，由于空气和半导体材料的折射率不同导致太阳光会在两者交界面产生反射损耗，常用的方法是在半导体材料表面镀上具有导电性的抗反射薄膜（Anti-reflection Coating，ARC），如掺锡氧化铟（ITO）或掺铝氧化锌（ZnO:Al）等透明导电薄膜，在实现增强光透射的同时作为正向电极导电。如何发挥SPPs、WGM及ARC的优势，同时克服SPPs、WGM的缺点，形成一种半导体材料厚度在亚波长范围内的薄膜型高吸收率太阳能电池，是本领域技术人员致力于解决的难题。2、技术创新点本技术要解决的是薄膜型太阳能电池吸收特性不理想、对于全光谱的吸收不充分以及太阳能电池器件正负电极加工较困难的技术问题。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种金属－有源层－抗反射层纳米线太阳能电池，其特征在于：由半导体纳米线单元沿一维方向周期性放置，形成周期结构阵列；所述半导体纳米线单元由金属、有源层和抗反射层由内至外依次同轴设置构成。本技术将半导体纳米线沿一维方向周期性放置形成周期结构阵列，在半导体纳米线的内部引入金属柱，在半导体纳米线外部包裹具有导电性的抗反射层ARC，形成一种金属－有源层－抗反射层纳米线太阳能电池结构。当可见光入射至该结构时，ARC层可以增强光入射到半导体材料层和作为正向电极导电。金属柱能实现当太阳光入射时在半导体材料内部激励出SPPs和WGM模式，同时可作为背向金属电极导电，使得光程增加、光回收增强、光吸收增大。与具有相同结构尺寸的平板薄膜型太阳能电池相比，本太阳能电池的吸收率增强了62%。3、技术的成熟度一种金属－有源层－抗反射层纳米线太阳能电池，其现有技术有：由半导体纳米线单元沿一维方向周期性放置，形成周期结构阵列；所述半导体纳米线单元由金属（1）、有源层（2）和抗反射层（3）由内至外依次同轴设置构成。光入射时，抗反射层增强光入射到有源层的能量；光入射至有源层时，激励出回音壁模式，满足该模式的光波在有源层内传播；当光波入射至有源层和金属交界面时，激励出金属表面等离子激元，满足波矢量匹配波长的光波被吸收。本技术可实现对满足波矢量匹配波长的光波接近100%吸收率，同时抗反射层可作为正向电极，金属作为背向电极导电，在正向和背向电极之间加载电路可实现有效的光电转化。本技术材料适用广泛，制造工艺简单，可实现全光谱高吸收率。4、技术的实用性和适用领域相比现有技术，本技术提供的太阳能电池结构具有如下有益效果：（1）本技术通过在具有一维周期排列分布的半导体材料纳米线内部引入金属柱，当太阳光入射至半导体材料和金属柱的交界面时，能激励出SPPs，通过参数优化可实现对满足波矢量匹配波长的光波接近100%吸收率。（2）本技术通过在具有一维周期排列分布的半导体材料纳米线内部引入金属柱，使得半导体材料纳米线形成纳米圆柱环，当太阳光入射至纳米圆柱环时可激励出WGM模式，满足WGM谐振模式的光波可以沿纳米圆柱环内部传播，从而提高光波在半导体材料内部的光程和光回收，提高太阳光的吸收效率。（3）在本技术中，半导体材料纳米线内部的金属柱具有激励SPPs和作为背向金属电极的功能，半导体材料纳米线外部包裹的抗反射层由透明导电材料制成，具有增强太阳光入射和作为正向导电电极的功能。通过在正向和背向电极之间加载电路可实现有效的光电转化。 （4）本技术对于半导体纳米线材料不严格依赖，许多在可见光波段具有高吸收率的硅基、锗、砷化镓、CIGS等半导体材料均可采用，同时内部金属柱材料可采用在太阳能电池中常用的银、金、铝等材料，这样受工艺限制的因素比较小。