太阳能既是一次能源,又是用之不尽的可再生能源,它具有储存量丰富、无需运输和清洁等天然优势。太阳能已经逐渐进入通信、家用、工农业等人类活动的各个方面,合理利用可以使人类社会进入一个节约能源、减少污染的时代,对解决社会能源需求等方面有重要意义。迄今为止,太阳能的捕获吸收和转换效率依然较低,是制约整个产业发展的关键问题。本文利用传输矩阵法,将具有吸收特性的金属引入到一维光子晶体,获得了宽带高吸收的太阳光谱。进而研究将金属银引入光子晶体中,并分析了该结构对太阳光谱的吸收特性和吸收场强在光子晶体内部的分布情况。若将此结构用于太阳能吸收利用装置,可以有效地提高太阳能的吸收利用效率。本文首先提出将具有吸收特性的金属层引入到一维光子晶体中,分别研究了金属层的消光系数和色散系数、太阳光入射角以及光子晶体结构的周期数这四个因素对吸收率的影响,最优结果体现在平均吸收率最高可达0.8380,当周期数超过10层时,平均吸收率大于0.6的高吸收区占整个频段的51.63%。为光子晶体的设计及其在太阳能利用方面的应用提供重要依据。接着,将具有吸收特性的金属银引入光子晶体中,形成含有多层金属的三元周期对称结构,并研究分析该结构对太阳光谱的吸收特性。研究了三元结构各层厚度对太阳光谱高吸收、频带范围、吸收带宽以及吸收率的影响,通过结构调整获得在724-1188nm的长波长范围内,谱宽为464nm,平均吸收率达到0.7782的高效光吸收。最后,通过对光子晶体结构中使用非金属材料和金属材料场强的对比,以及对称结构和非对称结构场强的对比,得出光子晶体材料和结构中最优的场强,即吸收能量最多,进而分析将金属银引入到光子晶体结构中,形成含有多层金属的三元周期对称结构,分析该结构中吸收场强在光子晶体内部的分布情况,并通过各层厚度调节实现了吸收能量在两个介质层之间分布变换和控制条件。本文创新点有如下三点:1、将具有吸收特性的金属层引入到光子晶体结构中,研究了频段在400-1200nm长波长区的太阳光谱吸收特性。结果表明了平均吸收率超过0.5,当周期数超过10层时,吸收率超过0.6的高吸收区占据整个频段的51.63%。2、将具有吸收特性的金属银引入到一维光子晶体,并对金属银的吸收系数和色散系数对太阳光谱不同频率进行拟合,通过三元结构中各层厚度分析,获得了长波区谱宽为464nm,平均吸收率为0.7782的宽带高吸收的太阳光谱吸收。3、通过吸收能量在光子晶体内部场强分布分析,获得吸收能量分布在整个光子晶体结构中;通过调整低折射率介质氟化镁层厚度,可以控制最大能量局域在氟化镁层和硅层的分布。