本文针对激光辐照半导体材料的熔融损伤阈值和损伤形貌、热应力分布和表面裂纹产生机理及在CIGS薄膜太阳能电池划线中应用进行了理论分析、有限元数值模拟和实验研究。为分析材料的熔融损伤阈值与脉宽的关系,研究了毫秒、纳秒和皮秒激光作用下硅材料的熔融损伤阈值,在1ms、10ns和10ps激光作用下,硅熔融损伤阈值分别为127J/cm2、5J/cm2、0.35J/cm2;通过实验比较了在三种脉宽激光作用下硅的损伤形貌,毫秒激光热效应显著,且以体损伤为主；纳秒和皮秒激光主要为表层损伤。基于热弹塑性理论,建立了激光与硅材料相互作用二维轴对称有限元模型并对温度场进行了计算,进而通过红外测温仪测量了温度场分布,验证了有限元数值计算模型与结果。还通过数值计算得到了毫秒激光辐照硅材料的热应力场分布。针对不同能量密度毫秒激光作用下硅表面主导裂纹形态不同的现象,利用有限元方法数值模拟了在裂纹萌生之前硅片热应力场分布,对表面不同形态的裂纹产生机理进行了定性解释,预测了其开裂时间。结果表明：解理裂纹主要分布在光斑区域内,径向裂纹和环形裂纹分布在光斑区域外围；且解理裂纹是在激光作用结束后产生的,径向裂纹和环形裂纹是在激光辐照期间产生的,径向裂纹受环向应力影响甚大,环形裂纹是径向应力和剪应力共同作用的结果。采用激光正面直接烧蚀划线和通过背面烧蚀完成正面划线两种方法,实现了激光对CIGS薄膜太阳能电池的划线加工,其中正面直接烧蚀划线比背面烧蚀划线质量稳定,但产生局部分流的概率较大。为快捷有效地优化激光划线参数,提出了激光同心嵌套圆划线技术,该技术可实时测量激光划线过程电流-电压特征曲线。改进了太阳能电池等效电路模型来研究激光划线质量对其电学性能的影响。本文的研究结果可为激光对半导体材料的热学和力学效应提供理论和实验依据,也有助于促进激光对CIGS薄膜太阳能电池划线的进一步发展和应用。