太阳能辐射的吸收增强,能够降低原料成本且提高能量利用效率,是开发新型高效太阳能光热和光伏器件的关键因素之一。微纳结构有着特殊的辐射特性和传输规律,在增强辐射吸收方面具有巨大的潜力。因此,本文研究了薄膜、周期性结构、非周期结构三类微纳结构,在太阳能辐射吸收增强中的应用。为了实现不同类型微纳结构的数值模拟,本文对传输矩阵、严格耦合波分析及时域有限差分法进行了编程实践。在研究薄膜结构时,基于导纳匹配条件,本文推导并归纳出任意层薄膜完全吸收时的导纳匹配公式。利用导纳匹配公式,指导了吸收材料选择以及结构参数确定。设计的含超薄层的三层薄膜结构,从理论、模拟和实验均证实了其良好的太阳能光谱选择吸收特性,且对于极化和大角度入射不敏感。对于周期性结构,研究了硅基纳米线和纳米孔阵列的吸收性能,发现不同阵列结构有着相近的最优周期。本文对最优周期的存在,以及阵列的吸收率峰形成进行了理论分析和解释。为了弥补纳米线阵列近带隙波长范围的吸收不足,文中提出了一种含薄块的纳米线阵列复合结构。研究发现,薄块能激发近红外区域的吸收峰,从而有效增强总的辐射吸收。同时,本文揭示了形成吸收峰的表面等离子极化、导波模态和磁极化机理。在非周期结构中,以一维混乱光栅和二维随机纳米孔为研究对象,对大量随机结构的吸收性能进行了统计分析。研究发现,一维混乱光栅存在优化结构,能使吸收性能高于对应的周期结构。但一维混乱光栅对于吸收性能提升有限,且对入射极化敏感。二维随机排列纳米孔研究表明,随机排列、随机孔径和无定型三类随机结构的吸收特性统计分布各异。无定型随机纳米孔结构,能够激发更多的导波共振模式,在太阳能宽谱吸收中具有良好的增强效果。本文对于三种不同类型微纳结构的辐射特性和辐射传输规律研究,证实了微纳结构在太阳能辐射吸收增强的有效性。同时,研究得到的辐射特性和传输规律,揭示的吸收增强机制,为改进现有的微纳结构,以及开发新型的高效辐射吸收器提供了方法和理论支持。