21世纪以来,化石能源的大量消耗导致了碳排放的逐年升高,进而产生一系列的环境问题威胁着人类的生存。为了响应绿色经济的口号、实现碳中和的目标,太阳能光伏系统（STPV）作为一种清洁可靠的能量转换装置在我国的能源转型过程中扮演重要角色。太阳能光伏系统能够将太阳能高效吸收,高温的吸收表面通过辐射器将能量传递至光伏电池,最终完成能量由太阳能到电能的转换。然而,对于整个STPV系统而言,制约其整体能量转换效率的因素主要来自三个方面:（1）系统表面对太阳能的吸收不足。（2）高温辐射器的发射光谱与光伏电池吸收光谱不匹配。（3）光伏电池工作温度较高,降低了光电转化效率。为了改善以上问题,可以设计具有良好光谱选择性的微结构表面,提高太阳能的吸收、匹配光伏电池的吸收光谱、利用辐射技术降低电池工作温度。因此,本文分别提出了三种周期性二维微纳米结构,对微结构的辐射特性进行深入探索,并优化了模型以实现更完美的光谱选择性。本文利用时域有限差分法（FDTD）模拟了电磁波与微结构表面之间的相互作用过程。首先,针对于太阳能吸收表面与辐射器共同体,本文提出了由铬-二氧化硅-铬三种材料堆叠而成的二维周期金字塔结构。对于太阳能吸收表面,主要讨论了微结构的几何参数对光谱特性的影响,以及入射角度和偏振角带来的影响。结果显示:在可见光和近中红外区间,金字塔结构达到了接近95%的吸收率,并且表现出了对角度的不敏感性。通过对电磁场的分布可知结构引起强烈吸收的原因是激发了表面等离激元（SPPs）和磁极化共振（MPs）,这两种效应分别与结构的几何参数存在定量关系,因此可以通过计算来预测共振波长。其次,根据辐射器与太阳能吸收表面结构和作用的高度相似性,对金字塔结构进行优化,使新模型的发射光谱更加匹配光伏电池,完成辐射器的设计。最后,本文提出了由钛-锗-钨材料堆叠的条带状周期微结构,用于对光伏电池的辐射制冷。通过对模型的优化,该结构在大气窗口区间具有接近98%的发射率,且发射光谱较宽,在太阳光谱区间具有低吸收率,表现出良好的光谱选择性。同时根据理论计算净制冷功率,获得了优异的制冷效果。本文的研究旨在从太阳能吸收、能量传递、辐射制冷三个方面来解决STPV在辐射换热方面存在的不足。通过利用微结构表面独特的光谱选择性,满足不同的光谱需求、增强辐射性能,并阐述了内部的电磁共振机理。从理论上提出了一种优化STPV系统光电转化效率的可行性方案,研究结果具有一定的参考价值。