太阳能热光伏(STPV)系统利用光谱调控模块实现太阳辐射能量的选择吸收再发射，可以大幅提高光伏电池的能量转换效率，在光电能量转换方面得到了广泛的关注。本文聚焦于STPV系统光谱调控模块中选择吸收器与选择发射器的结构优化设计，分别采用多层薄膜结构与二维光子晶体结构实现应用于光谱调控模块的性能优化，获得的主要研究结论概括如下：
　　探讨了多层膜系中介质膜对于下层反射率的影响，设计了一种减反层与增反层组合的陷阱结构，将光波能量聚集于两者之间的金属吸收层中，从而获得更高吸收。利用该陷阱结构设计的W/SiO2/Ti/HfO2/SiO2多层薄膜结构，在0.3-2μm范围内获得了高达91.0%的平均吸收率，作为选择吸收器可得到66.4%的太阳能收集效率，以60°斜入射时在TE偏振和TM偏振下的平均吸收率分别为80.1%和81.0%，具有良好的广角吸收性能。与非陷阱结构相比，该结构可以有效提高金属吸收层的吸收率。
　　在W基空腔阵列的金属表面设计HfO2、TiO2电介质层，构建成二维异质光子晶体结构，该结构实现了两组圆柱型谐振腔及抗反射层的多个吸收峰的组合，从而获得了宽波段内更高效的吸收性能。将该结构设计应用于STPV系统的选择吸收器及选择发射器，采用有限元仿真进行了结构设计及性能分析：用作选择吸收器时，可实现截止波长为2μm、太阳能收集效率高达87.9%的优良性能，且具有良好的广角吸收性能；用作选择发射器时，得到了截止波长为2.2μm，光谱发射效率为81.6%的选择发射功能。与单质填充的结构相比，二维异质光子晶体结构在宽谱吸收性能上具有显著优势。
　　本文设计的陷阱结构及二维异质光子晶体结构均具有良好的通用性，有望扩展应用于更多涉及光谱选择吸收技术的研究。