采用严格耦合波分析方法系统研究了平面波照明的亚波长梯形金属槽阵列的光学异常吸收现象。模拟了结构参数的改变对亚波长金属梯形槽阵列吸收效率的影响,并引入Fabry-Perot半解析模型对计算结果进行分析。研究结果表明,亚波长金属梯形槽阵列的吸收增强现象主要来自槽内模式的Fabry-Perot共振效应及阵列结构间表面等离激元的能量传导耦合作用。当槽深满足Fabry-Perot共振条件,且阵列周期满足表面等离激元激发条件时,金属梯形槽吸收率峰值接近1。与矩形槽相比,选择适当的梯形槽斜边倾角可以在保证吸收率的同时,放宽槽深的加工容忍度,有助于降低器件加工难度,提升器件设计可行性。

采用射频磁控溅射法,在不同溅射功率下沉积ZnO∶W薄膜层55 min,然后通入体积分数为5%的氢气,并保持溅射参数不变,表面氢化处理8 min,获得了表面具有绒面结构的ZnO∶W透明导电薄膜。对样品的显微形貌、结构和表面绒度等性能进行了测试与分析,结果表明:在200 W的溅射功率条件下,氢化处理8 min获得的ZnO∶W样品表面绒度达到92.82, 同时具备优异的导电性能(电阻率均值3.93×10 ^-4 Ω·cm)。这种表面绒面结构有望进一步提高ZnO透明导电电极电池的转换效率。

利用纳秒激光微加工技术在316L不锈钢表面制备了微孔阵列结构，实现了金属表面200~900 nm波长范围内光波的吸收增强。获得的微孔结构的直径和深度取决于激光的单脉冲能量和累积脉冲数。单脉冲能量相同时，随累积脉冲数的增加，孔深/孔径比增加，脉冲次数超过1200时，比值趋于稳定。相同累积脉冲数条件下，单脉冲能量越小，孔深/孔径比越大。通过表面光反射率测试对微结构的陷光性能进行了评价，在微孔投影面积占总面积的比例相等、脉冲次数相同的条件下，单脉冲能量越小，所得微孔阵列结构的陷光能力越强。初步探讨了微孔结构特征的形成原因，以及微结构在提高金属表面陷光性能中的作用。

为了提高非晶硅薄膜电池的转换效率和稳定性，采用纳秒紫外激光进行透明导电薄膜制绒，改变激光工艺参数，研究激光功率密度、重复频率、刻蚀速度和填充间距对透明导电薄膜电学、光学和晶体结构特性的影响；并根据不同制绒方式制备电池，比较其输出性能。实验结果证明：当激光功率密度P=0.85×105 W/cm2，刻蚀速度v=600 mm/s，重复频率f=50 kHz，填充间距Δd=0.012 mm时，获得薄膜方块电阻较小，陷光效果良好的绒面结构，有效地增强了电池吸收率，提高了电池的转换效率。

提出了多晶硅表面陷阱坑内表面高次绒面的陷光模型。利用测不准原理，分析了光子散射方向与绒面上凸点大小的关系，利用光学傅里叶变换推导了光子逃逸陷阱坑概率与绒面陷阱坑形貌的关系。理论分析结果表明内表面布满凹凸点的U字形陷阱坑反射率比V字形的低；而内表面光滑的U字形陷阱坑的反射率比V字形的高。利用扫描电子显微镜拍摄了碱液刻蚀的多晶硅样品表面图像，分析了碱液刻蚀的不同晶面陷阱坑的形貌。\[100\]晶面呈峡谷状的陷阱坑，\[111\]晶面呈扭曲的U字形凹坑，\[110\]晶面则显示混合结构。实验测量了样品不同晶面的反射率曲线，证实了U字形陷阱坑的绒面具有相对低的反射率，与理论分析结果基本吻合。

为了更好地理解“黑硅”材料高吸收效率的物理原因，在成功制备了表面具有不同高度的锥状尖峰结构的“黑硅”材料基础上，利用扫描电子显微镜(SEM)获得锥状尖峰的几何参数，并根据该参数进行“黑硅”表面特殊结构建模，计算出“黑硅”材料有效吸收表面积相对于普通平面硅材料的有效吸收表面积增加了20多倍；同时根据表面建模和几何光学的方法在200～2000 nm的光谱范围内进行了反射率仿真，仿真结果与实验测试数据较为接近，从而在理论上验证了该特殊结构的强吸收性是由飞秒激光加工的硅材料有效吸收表面积增加和“黑硅”结构的陷光效应而引起的。